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國外著名試飛機構

2013年08月20日10:24   
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  世界各國的試飛院或試飛機構作為科研試飛的主體,在前沿技術探索、新機定型.發展改型等方面發揮著無可替代的關鍵性作用。世界各主要航空大國都有龐大完善的試飛機構和相關制度,有的國家甚至不止一家試飛機構。先進的手段,充足的資金和一支優秀高效的隊伍是試飛機構能夠為航空工業發展提供技術支持的基礎。自從飛機產生那天起,試飛就一直伴隨著飛機的研究與制造。由於科技手段的不斷完善,試飛機構由制造中分離出來,成為單獨的一項專門機構。本期文章將專門介紹國外的試飛機構以及它們在航空科技發展中所起的作用。

  美國

  美國的航空技術目前在世界上處於領先的地位,美國X系列的研究機為其航空技術發展立下汗馬功勞。從X-15-直到月球著陸研究器,絕大部分都是由美國國家航空航天局(NASA)在愛德華空軍基地的德菜頓飛行研究中心完成的,至今這種探索性試飛還在繼續,它依然是世界航空界關注的中心。

  美國國家航空航天局德萊頓飛行研究中心(DFRC)位於莫哈韋沙漠,這裡有一個世界上最大的干湖床,且每年平均有345天都是適合飛行的好天氣,加上這裡的地形多種多樣,有山有水,在基地范圍內52000平方千米管制空域裡還有一條低空超聲速走廊,這也是全美國惟一允許在3050米以下高空進行超聲速飛行的空域,因而是各種重大試飛計劃的最理想的場所。1 946年,美國國家航空航天局就在這裡建立了德萊頓飛行研究中心,多年來,美國許多有人和無人飛行器的重大研究和發展項目都是在這裡進行試飛的。

  盡管隨著NASA的航空研究發展預算的削減,德萊頓中心承擔的試飛項目也在減少,但中心在NASA的重要地位一直沒有動搖,NASA的幾乎所有的飛行研究都在這裡進行。

  NASA德萊頓與國防部在飛行研究計劃方面有長期合作關系,空軍試飛中心有一批工程師和管理人員在德菜頓和NASA的人一起工作。

  NASA德萊頓一向以研究先進技術為主要任務。研究和驗証過的技術包括電動機械控制面,電傳飛行控制技術、數據系統傳感器.主動氣動彈性機翼技術等。主動氣動彈性機翼技術是NASA探索“變形機翼”概念的第一步,探討在未來飛機上通過採用更加柔性的機翼和智能操縱系統,使機翼在飛行中可以針對於不同飛行任務和不同飛行條件下的性能要求,形成最合適的機翼外形。

  德萊頓中心有多架用於不同研究用途的飛機。其中一架F-15B在機身中心線特別安裝了“II型試飛接頭”(FTF II),成為馬赫數2以下空氣動力和流體動力研究的通用平台,主要用於收集數據以補充風洞吹風試驗或驗証模擬試驗的結果。

  這架F-15B最先用於試驗X-33的金屬熱保護系統,接著用於收集氣動彈性反應數據和用激光系統測試大氣陣風,還帶過一個層流機翼模型,在飛行中機翼上的層流區域達到了80%以上。

  德萊頓中心還有兩架基於F-16改裝的試驗飛機F-16XL,其中F-16XL1號機裝有一個數字式飛行控制系統,在“超聲速自然層流計劃”中,通過有縫箭形機翼的試飛獲得了寶貴的性能數據,F-16XL2號在左機翼上裝有能吸除大部分紊流層的層流控制的“翼套”,並成功地完成了超聲速試驗。

  德萊頓中心的008號NB-52B轟炸機是NASA最老的研究機,工作人員曾從美國各地博物館的展台上和遺棄在愛德華空軍基地的飛機上找來可用的零部件維持它的飛行,1999年9月16日該機還進行了第1000次研究飛行,直到2004年1 2月17日該機才正式退役。

  德萊頓中心還有一架早期的“利爾噴氣”24,機上裝有2台先進的紅外攝像機,用於支援各項研究計劃。德萊頓中心還有幾架主要用於開展高速高空研究試驗飛行的SR-71“黑鳥”試驗機。X-15是NASA德萊頓一項非常成功酌技術驗証。試驗的結果。

  這架F-15B最先用於試驗X-33的金屬熱保護系統,接著用於收集氣動彈性反應數據和用激光系統測試大氣陣風,還帶過一個層流機翼模型,在飛行中機翼上的層流區域達到了80%以上。德萊頓中心還有兩架基於F-16改裝的試驗飛機F-16XL,其中F-16X L1號機裝有一個數字式飛行控制系統,在“超聲速自然層流計劃”中,通過有縫箭形機翼的試飛獲得了寶貴的性年,844號SR-71飛機還進行過為了支持X-33研究計劃的“線性氣動塞噴管SR-71試驗”飛行。

  德萊頓中心還有幾架很出名的研究機,如X-29前掠翼技術研究機以及和德國共同開發的X-31推力矢量高機動性研究機,這些飛機曾在相當長的時間裡進行了范圍廣泛的試飛,積累了十分有價值的資料和經驗。

  隨著無人機的大行其道,德萊頓中心的工作重點相當一部分也放在無人機上,並成為世界上研究和使用無人機最有經驗的機構之一。對於德萊頓中心,運用無人研究機的歷史可以追溯到20世紀70年代,當時中心使用一個縮比例的F-15模型,用作“高機動試驗機”(HiMAT)計劃的試驗平台,研究氣動力和控制構形問題。

  1 997年,德萊頓用一架28%縮比的X-36無人機研究無尾三角翼設計的敏捷性,飛行了31次。1998年12月,還用另一架X-36試飛研究了飛行控制系統在機體損壞和硬件有故障情況下的能力問題。波音公司的無人作戰飛機X-45驗証機計劃也在這裡進行。

  現在NASA德萊頓正進行一系列“革命性概念”研究,先進民用飛機概念和技術研究、自動編隊飛行計劃、超聲速可燃沖壓式噴氣發動機、高空長航時無人機研究等。

  除了NASA德萊頓以外,網在愛德華空軍基地還有美國空軍試飛中心(AFFTC)。在世界所有試飛中心中,AFFTC是首屈一指的。它的口號是: “向未開發的領域挺進!”

  經過多年的發展.AFFTC目前擁有將近100架飛機,是美國空軍最主要的試飛機構。在這個世界上最大的和最繁忙的試飛中心,進行的飛行試驗項目既包含支持尚未全面投產的新機開發計劃,又有對超期服役中的飛機實施現代化改進和改造計劃的內容。

  每一個飛機項目的開發,一般都要經過多個階段的飛行試驗,民機試飛的內容從飛行品質到飛機基本性能、推進系統、航空電子等十分廣泛﹔軍機的試飛項目從武器投放,電子戰,操縱、推進系統,性能水平及早期的初始武器有效性,到看其在對付各種威脅時的表現如何等。

  1992年10月2日,美國空軍在該基地建立了掌控各試飛中隊,並支持所有的AFFTC試飛計劃的第412試飛聯隊。該聯隊下轄8個聯合試驗隊,每個試驗隊都是由承包商試驗小組、空軍開發試驗組和空軍初始實戰試飛和評估試驗組組成的一體化生產小組。每個聯合試驗隊都配備一個空軍試飛中隊,都有自己承擔的項目,在成本、進度、完成計劃的業績.安全和最后報告實施項目的成果等各方面對項目承包商負責。這8個試驗隊分別從事是隱身飛機。第五代戰機,電子戰飛機,現役戰機改進、運輸機、轟炸機,特種飛機和無人機的試飛工作。

  與NASA德萊頓相比,德萊頓比較偏重於未來航空技術的研究探索,飛機多以研究機為主﹔而美國空軍試飛中心基本以軍隊裝備或即將裝備的飛機為試驗對象。

  蘇聯�俄羅斯

  茹科夫斯基試飛中心是俄羅斯飛行研究院的一個重要組成部分。其任務是試驗所有的航空設備,開展包括各種飛行平台、無人駕駛飛機和遙控飛行器的基礎研究,二次大戰后蘇聯的第一架噴氣飛機、垂直起降飛機和航天飛機都在這裡進行試飛。

  在20世紀30年代中期之前,蘇聯主要的航空設計工作和飛機的地面試驗在莫斯科中央流體動力研究院(TsAGI)進行.而試飛則在莫斯科近郊庫圖卡中央機場進行。但隨著莫斯科市區越來越大,以及試飛需要更大的試驗室和更長的跑道,庫圖卡的試驗工作受到了越來越大的限制。1933年8月13日,蘇聯國防委員會決定在莫斯科東南45千米處的拉明斯克建立∼個新的中央研究院,並於1 935年開始建設一個新的試飛機場。

  1941年3月,蘇聯政府和蘇共中央決定將中央流體動力研究院的一部分和拉明斯克試飛中心一起組建為飛行研究院,並以著名試飛員米哈伊·格羅奠夫的名字命名為格羅莫夫研究院。1 947年4月23日,拉明斯克城改為茹科夫斯基城。

  試飛中心任務范圍十分廣泛,包括飛行平台。無人機和遙控飛行器上的基礎研究,空氣動力學和熱力學、控制功能、人體工程和壽命保障研究,同時參與飛機的取証工作,編制飛機和直升機適航規范和不同型號飛機的型號試驗大綱,包括測量設備,以及超軌道、機載和遙控的測量並對最后得到結果進行計算機輔助處理,以及訓練飛機、直升機和宇航飛行器的試飛員。

  飛行研究院的試驗設備非常好,擁有自由支配的約1 20架飛機和直升機的機隊,其中70%是用民用飛機和直升機就地改裝而用作特殊裝備的飛行試驗台,每年可使完全裝備國產專用儀器進行測量的10至1 5個飛行試驗台升空。

  試飛中心的機場不僅為研究院所用,俄羅斯許多設計局都在這裡做試驗。所有俄羅斯新飛機的初始試驗也都在這裡進行,其他工作還有評估跑道技術,如清除冰雪(用噴氣發動機的壓縮機).除去金屬外來物的損壞以及表面開淘槽的技術。

  英國

  英國的試飛機構很特別,它現在隸屬於民營的吉內蒂克集團。20世紀90年代以來,英國航空航天國防科研機構進行了三次重大改革,將包括皇家航空航天研究院在內的4個研究院合並,組成相對獨立的國防研究局,把除核武器以外的,包括英國飛機和軍械評估研究院在內的4個試飛鑒定機構劃入國防研究局,並改名為國防鑒定與研究局,使研究和試驗試飛鑒定工作合在一起,接著在2001年,讓國防鑒定與研究局大部分民營化,組成吉內蒂克集團。

  吉內蒂克集團,人員為9000人,其中6300人是科學家和工程師,其中2000人有博士學位。這使吉內蒂克成為全歐洲人才最集中的地方,也是世界上最大的獨立技術集團之一。吉內蒂克總部位於范堡羅,這裡無容置疑地已經成為英國的航空研發的中心。

  吉內蒂克公司在威爾特郡的下博斯庫姆的試飛基地不僅是匯集航空研發精英的中心,而且擁有一支類型各異的試飛機隊。試驗支援飛行部和帝國試飛員學校的機隊有47架飛機,包括“阿爾發噴氣”、“安多弗”、BAC-111、“狂風”、“納瓦霍”、“鷂”、“哈佛”、C-130“大力神”、HS 748、“山貓5”、“流星”、“海王”、“小獵犬”、“小羚羊”。

  特別要指出的是這些試飛飛機的絕大部分都是用舊飛機改裝的,經過不斷的更新至今還在發揮重要的作用,在各種研究項目中被廣泛地使用。

  該試飛機構的XW175-“鷗”式飛機,是專門“開發先進飛行控制系統用的矢量推力研究飛機” (VAAC),也是英國惟一的軍用電傳操縱垂直短距起落實驗研究飛機。該機最初用來進行有關穩定性和操縱性的研發飛行,對開發斜板跳躍式起飛技術做出了重大貢獻。

  該機在俯仰面方向具有全權的電傳操縱能力,在橫滾和偏航方向上則為有限權限。1 995年,克蘭菲爾德學院還將該機進一步改造為三軸方向上都有全權限的第二階段VAAC。

  為了支持美國的F-35聯合攻擊戰斗機(JSF)研制項目.XW175還裝了側杆控制器,仿效“聯合攻擊戰斗機”(JSF)上的控制裝置。2005年,VAAC還用於降低JSF風險的試驗,並將進一步開發、驗証在艦上的自動回收和著陸。

  法國

  第二次世界大戰以后,法國的大部分試飛活動都南遷集中到馬賽附近的伊斯特爾和波爾多附近的卡佐,由於伊斯特爾全年都有好天氣,在地中海上空有大片的空域可進行起聲速飛行,是試飛的理想地點,所以達索公司也在伊斯特爾建立了的達索誠飛中心。達索公司是世界著名戰斗機制造商之一,其“幻影”系列

  飛機和最新的“陣風”戰斗機至今和世界一流戰斗機並駕齊驅。

  現在,達索公司的90%左右的試飛活動都在伊斯特爾達索試飛中心進行,包括“阿爾發噴氣”.”幻影”2000和“陣風”,以及公務噴氣飛機等。

  在達索試飛中心,有多個利用最新的綜合實驗室來試驗航空電子設備的機構。例如針對“陣風”就有4個互相連接的綜合試驗台架裝著該機的全部電子設備——導航.通信和電子戰系統、顯示器.加速和傳感器。

  “陣風”是完全按北約軍標391 0設計的,它的高性能的數據總線對總體效能十分重要。有時,精確地調試所有部件是相當困難的,需要精通電子和計算技術。在試飛過程中,要採集大量的電子設備數據,進行實時或事后分析,但其間不能輕易中斷飛行,而在台架“試飛”中,人們可以中斷試驗,討論和解決問題,然后再恢復試驗。這既節約時間又節省成本。

  有些台架還是十分基礎性的,如在一根垂直支撐上裝平視儀.油門和駕駛杆,但其中有一個台架是完全和“陣風”座艙一樣的。這裡可模擬空一空、空一地作戰場景,包括可以模擬完整的一套作戰任務,還可把兩個台架連起來,模擬兩架“陣風”的情況。

  在伊斯特爾所用的最育意思的工具之一就是OASIS.即系統界面規范工具。該工具全面應用於“超軍旗”現代化、 “幻影”2000- 5MK2和“陣風”的人一機界面開發等工作中。

  在飛機首飛之前,試飛中心就用現成的部件先組裝架驗証機,飛行員很早就可以通過模擬飛行,評估新飛機的人一機界面的直覺性和使用方便程度。以確保戰斗機能滿足它的主要目標,這樣做的另一好處在於,可以十分容易地改變座艙布局和顯示器,從而大大降低了研制成本和風險。OASIS還可用於向潛在的客戶展示飛機的性能和能力。

  法國的另一家試飛機構——卡佐試飛中心是法國的武器裝備部試飛中心,也是法國軍方最為重要的試飛中心。它承擔著法國主要武器裝備發展的試飛任務,包括軍用飛機和導彈,其他國家也經常到卡佐試飛中心去試驗他們的出口產品。

  卡佐試飛中心目前配備有23架固定翼飛機和3架直升機。其中6架”幻影”2000執行著大部分的軍械裝備及武器系統試驗。在卡佐試飛中心還有1 2架“神秘”20。這些飛機都經過重大改造,以裝進各種各樣的傳感器,其外形也大有改變伸出了天線.加長了機頭、增加了武器吊艙和前視紅外轉塔,從而可以進行從雷達試飛到電子戰等一系列試驗。

  此外,卡佐試飛中心利用幾架“蜘影”進行了各種試驗和研究計劃,其中有2架…C.1架…B.1架…BE,2架…E和3架…R。有時還有幾架“幻影”VF戰斗機來進行該型機專門的副油箱和多個武器吊艙的試驗。

  在卡佐試飛中心,武器試驗分為空空武器(機炮、導彈)﹔空地武器和直升機武器三類。空空導彈的試驗計劃分三個階段:第一階段是發射不裝制導系統的非制導導彈,以逐步展開發射包線。發射控制器可以預編程,發射人員在發射后即可遠離﹔第二階段是發射慣性制導的導彈,以檢驗目標標示工作是否正常,檢查導彈是否沿設定的軌跡飛行﹔第三階段是發射完全制導的導彈,導彈上先帶遙測設備,然后再加上戰斗部。

  此外,卡佐試飛中心還負責直升機、電子戰系統和機載光電系統測試。由於試飛機隊已經開始老化,卡佐試飛中心正在考慮引入A320一級的試飛飛機,以便在一個架次上同時進行多項目的試飛,還准備引進一架TBM700參加無人駕駛飛行器各分系統的開發計劃,以及可能再買一架TB20輕型飛機作為遙控和有人駕駛兩用的飛機。

    來源:空軍政治部宣傳部提供

(責編:趙健、董宇)


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