這倆試飛科目有多驚險?C919:小菜一碟

2021-01-15 中國航空新聞網

前幾天,C919輕鬆完成大坡度滾轉的視頻刷爆全網——

為了如期通過適航審定這一「期末考試」,C919團隊正在不斷徵服更多試飛科目,從6月至今更順利通過了兩大高風險試飛科目。炫酷的動作背後蘊藏著怎樣的風險?看似輕鬆的飛行又體現了中國商用大飛機的何種特質?

為失速試飛上保險失速改出傘系統試飛完成

6月24日,C919成功進行了失速改出傘系統空中開傘/拋傘試驗,驗證了失速改出傘系統的功能及可靠性,試驗結果滿足設計要求。這意味著C919失速改出傘系統完成了所有相關試驗,為後續失速試飛科目的展開奠定了強有力的安全基礎。 

失速試飛

飛機失速是指飛行時機翼迎角增加到臨界迎角後,翼面出現嚴重氣流分離,升力急劇下降,飛行阻力急劇增加,引起機體抖動與變態的一種不正常飛行狀態,可能會引起飛機在極短時間內進入失速尾旋,高度斷崖式下降,造成機毀人亡的事故。  

由於想從失速狀態改出十分艱難,因此在諸多的試飛科目中,失速試飛是一項危險系教大、試飛難度高的試飛科目,但同時也是飛機定型過程中至關重要的一項。某種意義上講,失速試飛是在設計邊界處進行不斷試探,以觸碰邊界的方式確定飛機的真實設計邊界。

失速試飛能夠確定飛機的失速速度和失速特性,許多適航條款都是以失速速度為基準的。民機的失速速度是保證飛行安全的重要基準速度,必須通過飛行試驗來演示和驗證,屬於i類風險試飛科目。

為了控制風險,一個可靠的「保命」方法就是為飛機加裝失速改出傘系統:通過改出傘,飛機可以在進入尾旋且飛行員舵面操縱失效後的狀態下,通過傘的阻力使飛機低頭,使迎角迅速降低,從而使飛機氣動特性恢復,幫助飛行員將飛機從尾旋狀態改出.之後通過控制機構將傘切斷,與機體分離,恢復正常飛行。

毫不誇張的講,失速改出傘系統就是飛機在失速試飛科目中「救命」的系就,是生命系統。這不但是試飛的保底設施,也是試飛員建立強大信心,促進任務完成的重要因素。

失速的法航447航班

我們只需要看看2009年法航447航班,就可以知道當一架商用飛機遇到失速情況時會發生什麼:這架空客A330飛機在從巴西裡約熱內盧飛往法國巴黎的途中,因為空速管結冰而導致空速傳感器失效,機組人員在駕駛艙無法收到明確的空速信息,而飛機的自動駕駛系統也因為無法得到有效的信息而斷開。

慌亂之後一名副飛行員錯誤地加大了飛機的迎角,抵消了正駕駛的正確操作,造成飛機一直處於失速狀態。最終,飛機墜入了大海,216名乘客和12名機組成員全部喪生。

應對日常飛行綽綽有餘,大滾轉角操穩試飛完成

7月30日,C919順利完成大滾轉角操穩試飛。

檢驗滾轉運動性能飛機運行於三維空間,理論上擁有3個移動自由度和3個轉動自由度,實際上,對於常規飛機而言,只有1個移動自由度和3個轉動自由度。

如果以飛行員為基準建立機體坐標系,則1個移動自由度是沿飛機縱軸(X軸)方向的向前移動,沿飛機橫軸(Y軸)和立軸(Z軸)方向是無法自由移動的,3個轉動自由度是圍繞飛機縱軸(X軸)的滾轉運動,圍繞飛機橫軸(Y軸)的俯仰運動和圍繞飛機立軸(Z軸)的偏航運動。視頻中展示的是沿飛機縱軸(X軸)的滾轉運動。

視頻中,在大約4秒鐘的時間裡,試飛員先做了一個大約90度的左滾轉,隨後又做了一個90度的反向右滾轉,整個過程滾轉角速度的平均值達到了45度/秒。實際使用中,民航飛機的最大滾轉角一般不超過35度,最大滾轉角速度不超過20度/秒。

顯然,無論是最大滾轉角,還是最大滾轉角速度,C919都遠高於這些數據,這在民航機中是一個相當優秀的成績。不過民機從性能要求上並不能匹敵戰鬥機,也沒有必要與之相比。譬如:美國的F/A-18戰鬥機的最大滾轉角速度為225度/秒,我國的殲十戰鬥機則更高。顯然,僅就滾轉角速度而言,二者就不在一個水平,遑論其它。 需要注意的是,C919大滾轉角操穩試飛科目也相當有風險。這個動作既不是側飛,也不是橫滾,而是飛行員壓杆讓機身向左進入90度的超大坡度,並迅速帶杆帶舵反向改平,這個動作對於大型客機來說風險非常大,因為滾轉坡度增大會導致失速速度增加。

B52和C17的墜毀

1994年6月24日,一架B-52轟炸機在美國華盛頓州空軍基地上空大角度滾轉後撞到地面,機組人員無人倖免。

2010年7月28日,美空軍阿拉斯基軍事基地的一架C-17運輸機在進行大坡度滾轉的過程中失速無法改出,墜向地面。

新機試飛是一項極其嚴謹的工作,飛什麼、什麼時候飛、什麼條件下飛、在哪飛、怎麼飛、要達到什麼結果等等,都要經過充分論證,並有一整套的完整流程與工作方案。在歷經幾年的試飛工作中,一方面要在保證團隊安全的前提下嚴守規章計劃,另一方面要將使用中可能遇到的極端情形都一一飛過,這就是試飛工作的意義所在,也正是中國商用大飛機的價值體現。

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失速試飛

飛機失速是指飛行時機翼迎角增加到臨界迎角後,翼面出現嚴重氣流分離,升力急劇下降,飛行阻力急劇增加,引起機體抖動與變態的一種不正常飛行狀態,可能會引起飛機在極短時間內進入失速尾旋,高度斷崖式下降,造成機毀人亡的事故。  

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為了控制風險,一個可靠的「保命」方法就是為飛機加裝失速改出傘系統:通過改出傘,飛機可以在進入尾旋且飛行員舵面操縱失效後的狀態下,通過傘的阻力使飛機低頭,使迎角迅速降低,從而使飛機氣動特性恢復,幫助飛行員將飛機從尾旋狀態改出.之後通過控制機構將傘切斷,與機體分離,恢復正常飛行。

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失速的法航447航班

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B52和C17的墜毀

1994年6月24日,一架B-52轟炸機在美國華盛頓州空軍基地上空大角度滾轉後撞到地面,機組人員無人倖免。

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