从《长空之王》看航空发动机试飞

2023-05-06 19:18
在电影《长空之王》中,中国新一代试飞员试飞新型战机直冲云霄,再现了飞机和航空发动机试飞过程。

一款新型航空发动机正式列装交付前,都必须进行大量的地面试验和飞行试验,以确定航空发动机能满足飞机使用需要,提供可靠的动力保障。

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高空台试验模拟空中飞行

航空发动机高空台试验是在地面检验航空发动机飞行性能,将发动机装在高空试验舱里,使其处于飞行中所承受的压力和温度条件下,测取发动机性能参数,评定发动机在实际飞行条件下的功能、性能及其工作极限。

简而言之,就是在地面人工“制造”高空飞行条件,使安装在地面上的发动机如同在高空一样。

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航空发动机高空模拟试车台模型

我国是亚洲首个拥有大型连续气源高空台的国家。自高空台建成投入使用以来,大量的发动机飞行试验都可以转到高空台上进行。

高空台试验能够模拟发动机的全部飞行范围,验证空中工作包线。相对于空中飞行试验而言,高空模拟试验减少了飞行试验的时数,降低了试飞员的风险,不受天气影响,缩短了试验周期,节约试验成本,在参数测试、试验安全性和试验条件可控性方面具有显著的优势。

空中试飞检验航空发动机性能

在高空台试验基础上,一款新型航空发动机研制,需要通过数千小时的空中试飞来检验推力、油耗等性能,考查航空发动机与飞机的匹配度、控制系统功能等,验证从起飞到空中机动,再到降落的动力性,以及各种环境下的安全性和可靠性。根据公开资料显示,美、俄、英三国的军用发动机地面试验达上万小时,最高的超过1.6万小时,飞行试验超过5000小时。

飞行包线是描述飞机能够工作的速度、高度曲线范围。为满足飞机的作战需求和安全性,航空发动机的工作包线要大于飞机的飞行包线。

试飞员的使命就是不断探索飞行包线边界。独立自主、技术先进、质量可靠的航空发动机可以让战机的飞行包线不断拓宽。

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对于运输类飞机发动机来说,一般采用改装的航空发动机大型飞机飞行平台(飞行台)进行发动机空中试飞。飞行台也可用于新型航空发动机技术的研究性试飞。

对于战斗机发动机来说,一般采用双发战斗机进行新型发动机试飞,一台成熟发动机搭配一台新型发动机,充分证明可靠性后,再双发试飞或配单发飞机试飞

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罗罗公司采用波音747改装的飞行试验台


航空发动机飞行试验一般是由简单到复杂,通常先在机场跑道上进行地面滑行试验,仅靠航空发动机的推力使飞机向前滑行。

经过低速、中速、高速滑行后,航空发动机就可以首飞了。首飞的飞机尽可能减轻起飞重量,减小起飞离地速度,缩短起飞滑跑距离,以保证飞行安全。

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俄罗斯采用伊尔-76飞行试验台搭载PD-14发动机进行试飞

特种飞行试验验证航空发动机能力

在后续试飞的过程中,高空试验内容包括高空功能试验、性能试验、稳态过渡态工作试验、地面和空中起动试验、空中风车试验等,以及高温、高寒、高原、结冰等特殊使用条件下的功能性能验证,还有“大过载”“跨声速”“武器发射”等情况下的测试。

比如,为了试验航空发动机的空中起动性能,需要在高空中人为关闭发动机,然后在规定的速度、高度点重新点火进行空中起动,即便是单发飞机也要进行这项试验。

在航空发动机试飞中常常人为设置一些故障,验证航空发动机对故障的反应及在故障情况下的工作能力。

《长空之王》里有一个重头戏是进行新型发动机的“吞烟”试验,也就是“航空涡轮发动机吞入火药气体试验”。在影片中,战斗机发射导弹之后,导弹尾气会有一部分被航空发动机吸入。

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根据“吞烟”试验标准要求,这项试验可以选择进行飞行试验、飞行台试验或者地面试车台试验。在飞行试验中既可用模拟弹,也可用真实弹。

试验要求,在吞入火药气体时,试飞员不进行干预,航空发动机防喘系统可以自动进入工作状态,航空发动机的推力减少不超过7%,并且能在10秒内恢复原状态。在这个过程中,航空发动机不允许出现失速、喘振、熄火或者机械故障等异常现象。新型航空发动机都必须通过这种极端测试,才能正式交付使用。

飞行试验是研制先进航空发动机的重要环节,中国航发将不断加强核心能力建设,加快航空发动机试飞技术研究,持续提升试飞保障水平,为飞机提供强劲可靠的动力保障。



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核稿:焦静波

校对:庞大川

责编:李泽林