【山东科协每日科普】一文详解!带你真正看懂“长空之王”

作者: ${content.author} 时间:2023-05-14 浏览量:10,449

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五一期间,电影《长空之王》上映,这部反映空军试飞员的军旅题材影片引起观众对试飞的浓厚兴趣。


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飞机为什么要试飞?影片中展现出的多项新飞机的飞行试验(试飞)科目,如发动机吞咽试验、大迎角/尾旋、包线等又指的什么?


试飞的目的

是给飞机飞行划一道道红线


为什么要试飞?

天空之大,广阔无垠。但越过包线限制,飞机就可能失去操纵,或者发动机停车,或者结构损坏,甚至空中解体,造成灾难性的后果。


“飞行试验的目的之一就是要验证和确定各类飞行包线,也就是给飞机飞行划一道道红线。”试飞院试飞专家周自全说,试飞员和试飞工程师则是红线边界的探索者和实践者。

对边界的每一点探索,往往伴随着极大的风险。速度太慢,飞机会因升力不足而无法操纵;加速度太大,飞机结构可能发生不可逆的损坏。


吞咽试验

保证发动机吞入外物仍安全


影片中有一个场景,是发动机吞咽试验。

飞机发动机需要非常高的安全性和可靠性。然而飞机在起飞、巡航和下降过程中,发动机不可避免会吸入外来物,例如起飞和降落时会遭遇鸟群,在雨雪天气起降会吞入水和雪等,在飞行时吸入冰块等。

“通用规范和适航规定都对发动机抗外物损伤提出了明确要求。”试飞院试飞专家高扬说,当发动机吞入的外物对流路最关键部位造成损伤时,发动机仍需按规定继续工作。

为保证发动机在吞入外物后能安全工作,必须保证发动机叶片完好无缺。“发动机吞咽试验非常重要,因为叶片一旦被打碎,对飞机的安全性有极大影响。”高扬说。

吞咽试验包括吞鸟、吞冰、吞砂、吞入大气中液态水、吞油试验等,目的是让发动机也尝尝“酸甜苦辣”的滋味,看看发动机的“肚量”(包容性)和“泼辣”(抗畸变)程度如何。



机翼和气流夹角变大时

进行大迎角/尾旋飞行



影片中,试飞员在试飞时,有个科目是大迎角/尾旋飞行。

飞机之所以能飞行,一是通过机翼产生升力,二是通过各操纵舵面产生的力矩进行飞行控制。

试飞院试飞工程师李艺海解释说,如果飞机机翼和气流的夹角小,气流就能平稳流过机翼并向下偏转,给机翼产生向上的升力;如果这个夹角变大并超过一定值,气流便会变成紊流,且无法在机翼表面平稳流动。

“当机翼和气流的夹角变大时,机翼的升力就会大幅减小甚至急剧下降,飞机将变得非常难以操纵。”李艺海说,遇到这种气流,飞行员就必须想方设法使飞行回到正常的迎角范围内。

在大迎角状态下,飞机发动机的进气也可能变得极不稳定,发动机停车的概率和风险也会急剧增加。

“当机翼和气流的迎角进一步增大时,飞机便可能出现一种绕自身快速旋转、呈螺旋线轨迹的急剧下降状态,这就是常说的‘尾旋’。”李艺海说。

尾旋时,飞机快速旋转、高度急剧下降,同时会伴有剧烈的振荡。“由于飞机高度下降,处置时间就很有限,飞行员必须在这种急剧变化的状态下快速判定飞机的尾旋特征,并采取相应的操纵方式,使飞机回到正常的迎角范围,这对飞行员的判断力和胆量都是极大的考验。”李艺海说。






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