[科普中国]-飞机飞行试验

飞机试飞按性质和任务分为研究性试飞、调整试飞、定型试飞、使用试飞、出厂试飞和验收试飞等。

①研究性试飞：为验证某项基础理论和技术，研究实验室内不能解决的复杂技术问题而进行的试飞，包括用试验研究机的研究试飞和一般试验机的专题试飞。

②调整试飞：又称发展试飞。通常在调整试飞之前新型发动机和各种机载设备已在定型的飞机上做过试飞，定型后才装上新型飞机。被试飞机从滑跑、预起飞开始，然后进行机动飞行以查明设计缺陷，排除影响飞行的重大故障。

③定型试飞：又称鉴定试飞。在调整试飞后全面鉴定新型飞机是否达到设计技术指标，考核其飞行性能、可靠性和调整试飞时所采取的各种措施的可行性，决定是否可投入成批生产。

④使用试飞：在实际使用条件下为投入航线或服役作准备而进行的试飞。其目的在于进一步评定飞机及其装备的使用性能和可靠性，确定飞行员训练要求、地面维护要求和外场保障设备。为使试验具有代表性，通常用10～20架飞机试飞。有时把调整、定型和使用试飞结合进行,以缩短试飞周期。

⑤出厂试飞:分为抽查试飞和交货试飞。前者是从批生产中按比例抽出一些飞机作特定科目试飞，以检查这批飞机是否稳定地达到设计指标；后者考核每架飞机的生产质量。一般由制造厂按合同规定进行。

⑥验收试飞：使用部门根据合同规定检验飞机和机载装备的性能与质量的试飞，由使用部门派代表到制造厂实施。成批生产的飞机一般只做出厂试飞和验收试飞。1

试飞程序和准备首先在地面作各种工作性能试验，在此基础上进行初步飞行试验，发现不安全因素并确定需要采取的措施，然后进行安全范围内的各项试飞，以收集分析所需要的资料，进行必要的修改，同时逐步扩大飞行范围。最后进行确定使用性能的飞行试验。按试飞大纲要求经过安全性、设计指标和使用性能的鉴定后，一般就可结束飞行试验。

飞行试验的准备包括收集资料，确定课题，准备试验机（改装）、试验器材和设施，确定试验方法，培训试验人员，编写试飞大纲和地面试验大纲，制定测试方案，完成规定的地面试验。1

试验内容依试飞性质和试验机的种类而异。原型机定型试飞的主要项目和方法是：

①座椅的评定：评定座椅的安置是否能使飞行员安全、有效、舒适地工作。

②仪表的校准试验：分析确定空速管静压系统的位置误差和大气温度系统的恢复系数。

③飞行品质（静态和动态）试验：包括飞机稳定性、操纵性、机动性和与失速有关的试验。

④性能试验：根据飞机设计性能确定最佳的飞行参数，包括最大速度、 最小速度、 爬升、航程、航时、升限、机动飞行和起飞着陆性能等试验。试验在各种高度和速度情况下进行。

⑤尾旋试验：通过试验摸清进入尾旋的条件，确定尾旋的模型，找出改出尾旋的方法，弄清尾旋中发动机和飞机的状态以及在尾旋中高度陡降的情况。进行尾旋试验时，有时给飞机加上大的载荷或增大飞机强度、增设改出装置等（见尾旋）。

⑥颤振试验：确定飞机在各种使用状态下是否存在颤振现象，或是否具有充分的衰减特性。一般采用突然操纵、引爆小火箭或激振等方法给机翼施加扰动，以测量其响应（振型、频率和衰减特性等）。

⑦飞行载荷试验：按设计条件进行试飞，以鉴定设计载荷。将测定值与强度试验和强度计算的结果对照以鉴定其安全性。

⑧发动机试验：鉴定在飞行状态下发动机的工作性能和对飞机的适应性。测量推力和燃油消耗量，试验发动机的加速、减速、进气道与发动机的匹配和空中起动性能以及发动机的操纵性等。

⑨机载设备试验：包括通信、导航、控制和生命保障系统等试验。军用飞机需要进行武器和火控系统试验。1

测量和评定机载测量设备一般由光学摄影设备、磁带记录设备和其他电子设备组成。现代已开始采用遥测系统，将飞行测量数据实时传输到地面进行处理。飞机的性能和特性受大气状态影响较大，在分析和评定之前须将试飞数据换算成标准状态（标准大气、标准的发动机和重量状态）下的数值，然后分析研究试验的结果并充分考虑试飞员的意见。必要时可重新试验或变换试验方法。（见飞机试飞测量系统）。

由于新的气动总体特性，决定了飞机具有很大的飞行包线，试飞包线扩展深度和广度的增加。这种包线扩展包括速度包线、过载包线、迎角包线等；为了摸清新气动布局带来的气动力变化，含全局的和局部的变化，还要进行全机压力分布测量。由于高增益电传飞控系统的加入，设计师已经不仅仅是在设计一架孤立的飞机，而是把飞机和驾驶员作为一个人机系统来设计，因此更需要进行人机闭环飞行品质试飞。除此之外，还要进行相关项目的试飞，如飞控稳定裕度试飞、气动伺服弹性试飞、迎角和过载边界限制试飞、抗尾旋模态试飞、各种飞控模态的验证及它们之间转换试飞，包括正常模态和应急模态、主模态和备份模态，最后还要进行失速/尾旋试飞。与这些试飞相适应的技术准备试验中，还应进行飞行模拟研究，含空中和地面飞行模拟研究；模型自由飞，特别是带电传飞控和放宽静稳定性的模型自由飞以及反尾旋装置研究等；新的结构设计理念和新材料应用要求必须进行结构完整性试飞，包括全机载荷测量、局部载荷测量、起落架载荷测量、复合材料载荷(应变)测量，含集中载荷测量和分布载荷测量。有些飞机很可能还要进行地面滑行特性专题检测，如不同跑道粗糙度和跑道湿度滑行特性检查等。由于新型发动机和新飞机的组合应用，除进行发动机试飞检查外，还要进行发动机与飞机相容性试飞；随着对环保要求的提高，对发动机使用污染度探测也提上议事日程，含噪声检测和尾喷成分检测等。

高度综合航空电子系统的采用，要进行大量的航电功能和性能试飞，包括新成品中二类产品定型和三、四类航空新产品随机鉴定。其中，新型火控雷达、通信和导航、各种空/空和空/面武器投射是航电试飞中分量最重的试飞内容。

在总体性能试飞中还应试飞测试飞机的目标特性，包括光学特性(红外特性、紫外特性和可见光特性等)，电磁特性如雷达截面积(RCS)测量等，这些测量应尽可能覆盖所有应用频段范围。2

飞机飞行试验的主要设备是地面模拟试验设备、试验研究飞机(直升机)和测试设备。地面模拟试验设备用于进行飞行试验前的验证和准备工作。地面模拟试验对提高飞行试验的安全陛和经济性具有重要作用。试验研究飞机(直升机)是为飞行研究和试验专门研究或改装的飞机(直升机)，是飞行试验的主要设备。在地面模拟试验设备和试验研究机上都装有专用或通用的测试仪器设备。利用试验研究飞机(直升机)进行的飞行试验，由经过专门训练的试飞员和试飞科研人员按事先拟定的飞行试验大纲进行。试验结果由数据处理系统进行实时或事后处理。

飞机飞行试验的方法及其测试技术作为一门独立的学科发展起来，始自第一次世界大战。第二次世界大战及战后航空技术的不断突破推动了飞行试验技术的迅速发展。由于飞行试验研究在航空技术和航空工业发展中的重要作用，世界上各发达国家都不惜投巨资建设规模庞大和专业齐全的飞行试验研究机构。例如，法国的航空飞行试验中心有4个基地，技术装备的固定资产总值达70亿法郎，1987年时有各种飞机95架，测试设备价值占其总值的30%，另有40%为地面数据处理设备和雷达等。美国的飞行试验技术和设备更为先进，规模更大，在航空航天局空军都设有飞行试验研究基地。美国空军试飞中心近年投入使用的飞行试验测试系统共有18套机载系统和5套地面系统，具有高速处理数据的能力；还配有综合飞行数据处理系统(IFDAPS)，能在同时执行的若干项试飞中获得实时数据。中国早在20世纪50年代就开始建设飞机飞行试验研究中心，已具有一定水平和规模。3