2017年5月5日14時,中國自主研發(fā)的C919大型客機(jī)由機(jī)長蔡俊、試飛員吳鑫駕駛,搭載著觀察員錢進(jìn)和試飛工程師馬菲、張大偉,從浦東國際機(jī)場第四跑道起飛,接著在南通東南3000米高度規(guī)定空域內(nèi)巡航平穩(wěn)飛行79分鐘,圓滿完成首飛課目,然后于15時19分安全返航著陸。對于中國來說,C919首飛成功是一個歷史性的時刻,標(biāo)志著中國航空工業(yè)開始躋身于世界大型民航客機(jī)制造國的行列。
首飛之前要做什么
一種新型號研制出來之后,必須通過實際試飛來檢驗整個飛機(jī)從起飛到空中做各種動作再到降落的動力性、可操作性以及安全性等是否與設(shè)計方案相符,檢驗飛機(jī)各零部件和設(shè)備的可靠性和完善程度,使飛機(jī)在交付使用前達(dá)到最穩(wěn)定的飛行狀態(tài)。
早期的飛機(jī)試飛比較簡單,常常是飛機(jī)設(shè)計師、試飛員、試飛工程師三位一體,整個試飛完全是孤膽英雄式的“跟著感覺走”,機(jī)毀人亡的事故屢見不鮮。也正因為如此,試飛被稱為“刀尖上的舞蹈”。此外,早期的飛機(jī)結(jié)構(gòu)簡單得多,所以試飛往往飛上幾十架次就能定型投產(chǎn)。然而,現(xiàn)代飛機(jī)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,包括數(shù)十個子系統(tǒng)、數(shù)百個機(jī)載設(shè)備、數(shù)萬個零部件、數(shù)十萬個元器件,機(jī)載系統(tǒng)軟件的程序源代碼更是高達(dá)百萬行甚至千萬行(美國F-22戰(zhàn)斗機(jī)的軟件程序源代碼為400萬行,而F-35的軟件程序源代碼則達(dá)到了1900萬行),要想把這樣復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)整合在一起,還要保證安全可靠,試飛的規(guī)范程度、難度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以往。
現(xiàn)代飛機(jī)的試飛流程通常是:先由試飛工程師制訂試飛鑒定方案,經(jīng)過國家航空產(chǎn)品定型委員會批準(zhǔn)之后,試飛工程師再根據(jù)鑒定方案形成試飛大綱,并在此基礎(chǔ)上將試飛任務(wù)分配給數(shù)十個,甚至上百個的課題組分頭實施。課題組的工程師們再按照大綱要求進(jìn)一步細(xì)化,形成每一架次需要試飛哪些課目、獲取哪些參數(shù)的具體的任務(wù)單,所有課目都要由試飛員根據(jù)任務(wù)單進(jìn)行逐一試飛。一架飛機(jī)能否最終定型,都要用試飛員飛出來的數(shù)據(jù)作為依據(jù)。
試飛一般是由簡單到困難,不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。當(dāng)飛機(jī)生產(chǎn)出來以后,不能馬上試飛,先要進(jìn)行在環(huán)試驗,就是給飛機(jī)打上液壓、通上電,然后試飛員坐在座艙里面拉駕駛桿,因為有液壓,所以飛機(jī)上的舵面就會按設(shè)計規(guī)律偏轉(zhuǎn),視景仿真顯示屏上顯示的天地線等景物也會隨之改變。相當(dāng)于飛行員坐在座艙里面,根據(jù)眼前的視景去飛。通過這種試驗來檢驗飛機(jī)能不能正??刂啤H绻谶@里都不能控制,那么實際試飛時,試飛員肯定控制不了。
國產(chǎn)AG-600水陸兩用飛機(jī)進(jìn)行地面滑跑
在環(huán)試驗完成后,飛機(jī)就要到跑道上進(jìn)行地面滑行試驗,通常分為低速滑行、中速滑行和高速滑行。一般低速滑行主要是看飛機(jī)在地面滑行的靈活度;中速滑行主要是看飛機(jī)的糾偏能力。就是說我們什么操作都不做,把飛機(jī)擺在跑道上,僅僅靠發(fā)動機(jī)推力往前滑行。如果飛機(jī)偏向一側(cè),走不了直線,就說明飛機(jī)存在問題。導(dǎo)致飛機(jī)跑偏的因素很多,可能是飛機(jī)外形不對稱導(dǎo)致氣動力不對稱,也可能是起落架有問題;高速滑行是來確定飛機(jī)的氣動力確實與設(shè)計值吻合,只有這樣才敢飛。因此,在高速滑行階段,飛機(jī)必須進(jìn)行抬前輪再放下的試驗,也就是說當(dāng)飛機(jī)滑行到一定速度后拉桿抬頭,這時飛機(jī)的氣動力應(yīng)該能夠使前輪抬起來。接著再推桿,飛機(jī)前輪還能再回到地面。在抬前輪和落前輪過程中,飛機(jī)要能保持平衡。然后把實際獲得的氣動力參數(shù)拿回去和風(fēng)洞吹風(fēng)的數(shù)據(jù)比較,修正計算模型。對于現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)而言,低速滑行速度為30~80千米/小時、中速滑行速度為100~180千米/小時、高速滑行速度為200~240千米/小時。
需要強(qiáng)調(diào)的是,高速滑行是有較高風(fēng)險的,這就要求試飛員、現(xiàn)場指揮員和所有飛行保障人員都應(yīng)把高速滑行當(dāng)作飛機(jī)首飛來對待并且做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作,因為飛機(jī)在高速滑行中可能提前離地,此時如果通過收油門和剎車中斷滑行可能會因為跑道長度不夠而造成嚴(yán)重事故,也可能由于高速滑行時飛機(jī)飛行品質(zhì)不好,飛機(jī)出現(xiàn)人機(jī)組合不安定,在這種情況下可能將飛機(jī)加速升空要比強(qiáng)行地面減速剎車更為安全。例如美國YF-16戰(zhàn)斗機(jī)當(dāng)年在高速滑行時就由于產(chǎn)生橫向駕駛員誘發(fā)震蕩(PIO),試飛員急中生智,推油門帶桿,使飛機(jī)離地飛行而意外地實現(xiàn)了首飛。為了保證地面滑行不沖出跑道,首先要在跑道上設(shè)置標(biāo)志點,以便讓試飛員目視飛機(jī)相對跑道的位置,使其做到心中有數(shù)。