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听首飞机长说说试飞那点事儿

2021-05-28 09:37 来源:微信@大飞机

 

  1903年12月17日莱特兄弟成功完成人类第一次动力飞行翻开了航空史新的一页。回顾航空业百年发展,试飞的作用举足轻重,今日航空技术的发展和飞行安全水平的提高都离不开百年来试飞人为之付出的努力,有时甚至是生命的代价。

  今天我们特别邀请到C919大型客机首飞机长蔡俊和试飞工程师王海刚为大家分享试飞的“硬核”故事:

 

  第一个“科学试飞员”:Teddy Busk

  1913年,英国试飞员Teddy Busk在RE1双翼飞机完成稳定飞行后放声大笑。作为第一个尝试科学试飞模式的试飞员,Teddy Busk通过一系列科学验证实现了人类历史上第一次松杆飞行。

  在成为飞行员之前,Teddy是Haviiland工厂的一名工程师,主要负责RE1和BE2飞机的研发。当时,尽管BE2飞机已经创造了10500英尺的飞行高度纪录,但飞机的稳定性并不好。因此,为了进一步提高飞机的稳定性,Teddy通过在机翼和尾翼安装管子采集流经的气流,再连到驾驶舱压力表的方式获取飞行数据。但这对试飞员提出了很高的要求,需要试飞员驾驶飞机在平稳气流下,通过精确完成爬升、俯冲、转弯等动作,观察速度和压力表的变化。然而,当时的试飞员并不能很好地理解Teddy的试验目标,一些飞行操作也未能按要求进行,这直接影响了Teddy对飞机试飞数据的读取和分析。因此在9个月的试飞之后,Teddy提出,他要亲自驾驶飞机进行试飞,以获取所需的飞行数据。

  于是,1913年Teddy开始接受飞行培训课程的学习,几个月后,他正式成为了一名试飞员。1914年5月,在获取了一系列试飞数据后,Teddy重新设计了新的BE2C飞机。这架飞机下机翼相对上翼向后移动,并设计了副翼,方向舵前还增加了一块固定的安定面,水平尾翼进行了重新设计。这一系列新的设计也使BE2C飞机成为了航空史上第一架真正具有稳定性的飞机。之后,Teddy通过一系列试飞验证了飞机的飞行品质,在试飞中还实现了松手、松脚飞行10分钟的优异表现。

  遗憾的是,6个月后,Teddy驾驶的BE2C在试飞时发动机燃油泄漏导致失火,他不幸丧生。尽管Teddy的试飞生涯只有短短的几个月时间,但他却为其他飞行研究者建立了一种科学试飞的模式。

 

  德国女试飞员:Hanna Reitsch

  Hanna Reitsch是二战时期一位知名的女试飞员,后人称其是“对飞行深深热爱、有钢铁般自律和高超飞行技术”的试飞员。

  Hanna的飞行生涯是从滑翔机开始的。1931年,身材娇小纤细的她成为了一名飞行员,3年后,Hanna获得了一个进入民用飞行训练学校学习的机会,在当时她也是第一个进入该校的女飞行员。在校学习期间,为了掌握机械原理,她自己拆解发动机,然后重新组装。1937年,25岁的Hanna成为了德国空军的一名试飞员。在德国空军服役的这段时间里,Hanna几乎飞遍了所有德国航空工业制造的机型,包括水上飞机、滑翔机、轰炸机、战斗机、直升机等。

  由于飞行技术高超,1942年Hanna被选作为Me 163B火箭飞机试飞员。在一次试飞中,飞机迫降坠毁,她头骨多处骨折,当救援人员从废墟中找到她时,发现她在失去意识前写下了自己在试飞中获得的数据。在她看来,即便是牺牲了,只要数据还在,“飞行才不会白费”。

  当身体恢复后,1944年2月,Hanna再次驾机飞上蓝天。二战结束后,Hanna考取了运动飞行员执照,成为了一名飞行教员。

 

  突破音障第一人:Chuck Yeager

  在航空史上,Yeager的名字几乎可以和莱特兄弟并驾齐驱。1947年10月14日,作为美国陆军航空兵的试飞员,Yeager驾驶贝尔公司研制的X-1验证机实现了人类历史上第一次突破音障的飞行,标志着航空业迈入了超声速时代。浪漫的Yeager为了向她的妻子致敬,还将这架飞机命名为“迷人的格伦妮丝”。今天这架飞机仍陈列在美国国家航空航天博物馆里供人们参观。

  但或许很多人并不知道,为了实现突破音障的飞行,Yeager经历了什么。在突破音障飞行前,Yeager驾驶X-1验证机已经完成了数次无动力飞行和8次有动力飞行。在其中的一次试飞中,X-1验证机的飞行速度达到了0.94Ma,但也正是在这次试飞中发生了飞机水平尾翼上的激波使得舵效几乎为零的情况。这次飞行结束后,工程师们发现造成这一现象的原因是当速度达到0.94Ma时,升降舵前部会形成激波,从而导致气动效率丧失。为了解决这一问题,工程团队进行了大量的地面试验,并最终决定利用水平安定面迎角的变化而不是升降舵面来控制飞机。事实证明,这一解决方案是正确的。

  然而就在试飞的前一晚,Yeager却在晚上骑马回家的路上摔伤,导致右肋骨骨折,为了不影响试飞的进行,Yeager选择了隐瞒病情。由于担心骨折会影响其右手操作X-1飞机的门把手,他把骨折的事情告诉了团队中的好友Ridley,并最终在好友的帮助下用左手顺利关闭舱门,登上载机B-29。

  1947年10月14日,Yeager的X-1从B-29载机上投放下来。在飞行中他首先测试了飞机的水平安定面控制,在证明控制可靠后,他点燃了全部4个燃烧室,并在13000米的高空突破了声速,最高飞行速度达到1.06Ma。但没有人知道,他是在忍受伤痛的情况下实现的这一历史性飞行。

 

 

  除了这三则故事,在百年试飞历史中,不乏更多、更精彩的试飞故事。如今,C919大型客机的试飞工作也在稳步推进,回顾历史,我们不难发现,一些试飞精神如今看来依旧具有借鉴意义。

  首先,试飞是一门科学。飞行本身就是一门科学,试飞是一门有风险的科学实践活动。无论何种试飞,直接目的都是获取数据,产生科学的结果。过去,Teddy通过加装测试设备,获取数据,对试飞动作方法进行规范,将科学的方法首次引入到试飞。今天飞机技术发展和飞行安全水平提高得益于科学技术的进步,也得益于试飞人的科学精神。从事试飞工作,无论何种岗位,都应当以科学态度对待试飞工作,以科学的方法处理试飞问题,以科学的精神指导试飞工作。

  其次,试飞是一种责任。从历史角度看,每一代试飞人有着各自的历史责任和使命。最初的试飞员引入测量的方法,使试飞变得更加科学,战争年代无论在何阵营,试飞员都是技术进步的推动者,和平年代里试飞是见证历史、也是创造历史的过程。

  第三,试飞是一项伟大的事业。试飞需要辛勤努力和付出,才能有收获。我们看到Teddy在试飞中牺牲,Hanna遇到坠机和重伤时不忘记录试飞结果,Yeager忍受疼痛完成历史性试飞。我们看到前辈们的努力没有白费,试飞精神得到了继承和发展,看到了试飞技术的不断进步。试飞先辈们这种敢于挑战,勇于奉献的精神,值得我们学习。

  今天,对于所有试飞员来说能够参与国产大飞机的试飞是一份荣耀,更是一份沉甸甸的责任。从来没有轻轻松松就能成功的飞行,唯有拥抱挑战、倾注全力、齐心协力,才能攻克各种试飞难题,安全落地。我们也相信,经我们试遍风险,定可以给乘客一款放心乘坐的好飞机。

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