飞机在首飞时都会做些啥?测试些什么内容?

C919即将首飞,想知道飞机在首飞时一般都会测试些什么内容?首飞存在哪些危险性?

大飞机:广义地说,所有前期设计、制造和试验都在为首飞进行准备。这里说的“试飞准备”是指新机推出总装车间即飞机下线后所进行的与首飞直接相关的技术工作。试飞准备应包括如下内容:测试改装、地面试验、试飞队伍培训、试飞文件准备、执行试飞质量安全程序、取得升空飞行许可。

首飞是否如期进行必须确保以下两条基本原则:

(1)对首飞安全具有充分的信心;

(2)首飞能达到明确的目标。

另外,新飞机首飞遵守的共同原则包括:

(1)首飞构型尽可能简单,一般采用干净或基本构型。无论何种构型,它一定是地面模拟器和其他地面试验最充分的一种构型,切不可临时更换成准备不充分的构型及其对应的控制律。

(2)首飞时发动机不开加力,把飞机高风险和发动机高风险尽可能剥离;如果在首飞中要检查发动机性能,一般放在其他检查项目之后,并适当提高试飞高度。

(3)首飞空域要选择,通常是空中交通不拥挤,地面人烟稀少,空地通信无障碍,地面和空中电磁环境干净,离试飞场地跑道不远的空域进行;如有必要,要考虑备降机场。一旦确定备降机场,该机场的条件要有定义,并加以落实。

(4)首飞试飞科目执行高度要合适,既不能太高,也不能太低。太高,飞机性能较差,一旦情况紧急返回场地费时;太低,一旦有问题,故障辨识和处理来不及。尤其是发动机故障,需要无动力进场着陆时,必须有一定的高度余量来调整飞机下滑航线。一般对高机动飞机而言,首飞高度应在场高3~5km之间为宜。对于新发动机首飞,特别是单发飞机,试飞高度选择更应该宁高勿低。除了起飞和进场着陆之外,尽可能不在低高度执行试飞科目。从技术上说,现代飞机也没有必要在首飞中进行低高度通场,不需要让地面人员靠目视去判断飞机状态。

(5)首飞应达到的技术目标是:检查在首飞状态下,飞机结构和飞机系统工作是否正常;飞机飞行品质是否满足要求;飞机是否存在气动伺服弹性不稳定和其他不正常振动。根据这个目标,首飞安排的试飞科目应包括:平飞巡航、缓慢推拉油门(小速度迎角最大为15°~18°)、三向脉冲操纵(单脉冲或倍脉冲,幅值从1/4~1/2操纵行程)、小范围滚转(滚转角30°~60°)、从一侧到另一侧定值滚转BTB(左30°~右30°,适当保持俯仰姿态,不要求保持过载),小范围协调侧滑(侧滑角不大于8°)。

通过这些动作试飞,一方面初步检查飞机的飞行品质和气动伺服弹性,确保飞机的可飞性;另一方面,技术人员可以得到相关数据,以便辨识飞机达到的定量指标,检验地面仿真模型的正确性和可信度。

(6)试飞动作完成后,在返场着陆之前应进行模拟进场着陆飞行,即在适当的高度,如场高3000米,对准跑道方向、减速下滑,模拟进行着陆和复飞,一方面检查着陆特性,另一方面熟悉着陆操纵。

(7)首飞着陆速度应在规定的范围内适度偏大,着陆点适中,以便于特殊情况下的复飞处理,也有利于侧风条件下的安全着陆。

最后,为了保证首飞成功,质量安全监控部门必须召开首飞评审会。在这个会上,主要审查如下内容:

(1)首飞大纲和任务单是否合理;

(2)飞机状态是否具备飞行条件;

(3)伴飞飞机状态及任务单;

(4)测试设备是否满足首飞要求;

(5)试飞员和指挥员技术和心理素质以及健康状况是否合格;

(6)地面监控条件、人员和管理规则是否落实;

(7)机务和飞行保障条件是否合格;

(8)试飞文件是否齐全、正确。

即淡即浓:

——低速滑行,和汽车挂一档二挡运行的感觉类似,是检验飞行器能否依靠自身动力进行运动的最基础的滑行试验,主要测试的是飞行器主动力系统的工作能力,测试起落架系统、机轮和刹车系统(注意,起落架和刹车是两个系统),测试飞机实际地面转弯半径,以及简单测试部分气动舵面的工作是否正常。在C919进行低速滑行测试时,发动机供应商CFM国际在现场进行技术保障工作。

——中速滑行,速度一般在30节-90节之间,不同机型测试的速度范围略有不同,飞机越大,上限越高。中速滑行是为了飞行器自主偏航纠错能力,这项测试涉及飞行控制系统,C919的电传飞控系统供应商是霍尼韦尔航空航天集团,同时还初步检验了飞机气动设计是否合理。中速滑行还测试了飞机起落架、刹车等行动部件、系统在中高速度下的功效,C919的起落架供应商为德国利勃海尔公司,机轮和刹车系统供应商为霍尼韦尔。

——接下来就是高速滑行测试了,高滑这一段需要单独另起一行,因为进行高速试验,需要先通过新华社在“国产大型客机C919通过首飞技术评审”报道中提到的“首飞放飞评审”。

高滑试验,主要是为了测试与验证飞机的气动性能是否与设计值吻合,高滑试验项目中有一个科目就是抬起飞机前起落架,再落地减速,检验发动机反推效能。

“首飞放飞评审”具体审什么。

主要分为4个阶段:

1,系统级、飞机级评审。这是飞机制造商自己内部的评审。主要从设计、制造方面检查飞机的设计符合性和制造符合性的过程;

2,第三方专家评审。在制造商完成内部评审后,将聘请该飞机项目外的专家组成评审组,从第三方角度对飞机设计、制造过程的重大问题及剞劂方案机型质询,并评估可行性。完成评审后,第三方评审组对飞机能否进行首飞以及如何进行首飞的限制条件和注意事项提出建议,作为制造商首飞决策的参考意见;

3,机务场务及首飞准备评审。前两者侧重飞机本身,这一项侧重飞机之外的准备、保障工作,该项评审中还将对应急情况提出保障预案;

4,首飞放飞批准。综合各级结论、意见、因素,由项目总指挥批准。这个阶段将确定首飞日期。

123军情观察室:如果对各种产品按制造难度分类,民用航空器无疑是难度最高的一类,从目前来看,C919即将首飞,C919已经进行高滑试验已具备首飞条件,滑行试验是从低速滑行开始,接下来是中速、高速滑行试验,低速滑行试验主要看的是飞机在地面滑行的过程中,是否灵活,测试飞机的转弯半径等数值,为未来的地面运行维护测量指标。中速滑行试验一般的速度范围为60-100千米/小时,主要测试的是飞机的纠偏能力,主要测试的是飞机的气动设计是否对称,起落架安装位置是否正确以及刹车系统能否有效工作等。首飞前的最重要一步就是高速滑行试验,这时候主要验证的是飞机的气动是否和设计值吻合,在生产中是否有偏差,在高速滑行试验中,飞机会进行抬前轮测试,在抬起前轮后再使前轮落回地面,以此测试飞机的气动是否符合标准。可以说,进行到了高速滑行试验后,就是只差一步就能飞了。首飞主要测试能不能飞,飞机各种舵面操作性能,包括液压传动系统,航电性能,发动机系统等,记录起飞速度、爬行速度等一系列数据。

首飞后还需要进行大量的试验,如高速冲水试验、最大商载试验、紧急起飞(传说中的TO-GA)试验、疲劳度试验乃至尾旋试验等等。

航空航天港:首飞主要对飞机的各项性能进行测试,如各阶段发动机转速、起飞速度、爬升速度、下滑速度、着陆速度和飞机的操纵特性;首飞中也对影响飞行安全的关键系统,如飞行控制系统、综合航电系统、发动机系统、液压能源系统、电源系统的功能进行了初步验证,测试了各系统的性能参数,采集数千项指标数据;
首飞还对飞机的升力和阻力特性进行验证。

目前首飞前仿真分析手段日益健全,地面仿真手段十分完备,可以说首飞的危险性在不断下降,现代飞机的首飞只是一种研制过程的一个验证手段,已不在是以前高风险课目。但是整个取证试飞过程中,由于试飞员要测试飞机的包线,为运营提供一个安全边界条件,突破飞机的临界值有可能会出现威胁飞行安全的情况,一般首飞或试飞时,试飞员都配备有逃生装置以备不时之需。

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