世界各国的试飞院或试飞机构作为科研试飞的主体,在前沿技术探索、新机定型.发展改型等方面发挥着无可替代的关键性作用。世界各主要航空大国都有庞大完善的试飞机构和相关制度,有的国家甚至不止一家试飞机构。先进的手段,充足的资金和一支优秀高效的队伍是试飞机构能够为航空工业发展提供技术支持的基础。自从飞机产生那天起,试飞就一直伴随着飞机的研究与制造。由于科技手段的不断完善,试飞机构由制造中分离出来,成为单独的一项专门机构。本期文章将专门介绍国外的试飞机构以及它们在航空科技发展中所起的作用。
美国
美国的航空技术目前在世界上处于领先的地位,美国X系列的研究机为其航空技术发展立下汗马功劳。从X-15-直到月球着陆研究器,绝大部分都是由美国国家航空航天局(NASA)在爱德华空军基地的德菜顿飞行研究中心完成的,至今这种探索性试飞还在继续,它依然是世界航空界关注的中心。
美国国家航空航天局德莱顿飞行研究中心(DFRC)位于莫哈韦沙漠,这里有一个世界上最大的干湖床,且每年平均有345天都是适合飞行的好天气,加上这里的地形多种多样,有山有水,在基地范围内52000平方千米管制空域里还有一条低空超声速走廊,这也是全美国惟一允许在3050米以下高空进行超声速飞行的空域,因而是各种重大试飞计划的最理想的场所。1 946年,美国国家航空航天局就在这里建立了德莱顿飞行研究中心,多年来,美国许多有人和无人飞行器的重大研究和发展项目都是在这里进行试飞的。
尽管随着NASA的航空研究发展预算的削减,德莱顿中心承担的试飞项目也在减少,但中心在NASA的重要地位一直没有动摇,NASA的几乎所有的飞行研究都在这里进行。
NASA德莱顿与国防部在飞行研究计划方面有长期合作关系,空军试飞中心有一批工程师和管理人员在德菜顿和NASA的人一起工作。
NASA德莱顿一向以研究先进技术为主要任务。研究和验证过的技术包括电动机械控制面,电传飞行控制技术、数据系统传感器.主动气动弹性机翼技术等。主动气动弹性机翼技术是NASA探索“变形机翼”概念的第一步,探讨在未来飞机上通过采用更加柔性的机翼和智能操纵系统,使机翼在飞行中可以针对于不同飞行任务和不同飞行条件下的性能要求,形成最合适的机翼外形。
德莱顿中心有多架用于不同研究用途的飞机。其中一架F-15B在机身中心线特别安装了“II型试飞接头”(FTF II),成为马赫数2以下空气动力和流体动力研究的通用平台,主要用于收集数据以补充风洞吹风试验或验证模拟试验的结果。
这架F-15B最先用于试验X-33的金属热保护系统,接着用于收集气动弹性反应数据和用激光系统测试大气阵风,还带过一个层流机翼模型,在飞行中机翼上的层流区域达到了80%以上。
德莱顿中心还有两架基于F-16改装的试验飞机F-16XL,其中F-16XL1号机装有一个数字式飞行控制系统,在“超声速自然层流计划”中,通过有缝箭形机翼的试飞获得了宝贵的性能数据,F-16XL2号在左机翼上装有能吸除大部分紊流层的层流控制的“翼套”,并成功地完成了超声速试验。
德莱顿中心的008号NB-52B轰炸机是NASA最老的研究机,工作人员曾从美国各地博物馆的展台上和遗弃在爱德华空军基地的飞机上找来可用的零部件维持它的飞行,1999年9月16日该机还进行了第1000次研究飞行,直到2004年1 2月17日该机才正式退役。
德莱顿中心还有一架早期的“利尔喷气”24,机上装有2台先进的红外摄像机,用于支援各项研究计划。德莱顿中心还有几架主要用于开展高速高空研究试验飞行的SR-71“黑鸟”试验机。X-15是NASA德莱顿一项非常成功酌技术验证。试验的结果。
这架F-15B最先用于试验X-33的金属热保护系统,接着用于收集气动弹性反应数据和用激光系统测试大气阵风,还带过一个层流机翼模型,在飞行中机翼上的层流区域达到了80%以上。德莱顿中心还有两架基于F-16改装的试验飞机F-16XL,其中F-16X L1号机装有一个数字式飞行控制系统,在“超声速自然层流计划”中,通过有缝箭形机翼的试飞获得了宝贵的性年,844号SR-71飞机还进行过为了支持X-33研究计划的“线性气动塞喷管SR-71试验”飞行。
德莱顿中心还有几架很出名的研究机,如X-29前掠翼技术研究机以及和德国共同开发的X-31推力矢量高机动性研究机,这些飞机曾在相当长的时间里进行了范围广泛的试飞,积累了十分有价值的资料和经验。
随着无人机的大行其道,德莱顿中心的工作重点相当一部分也放在无人机上,并成为世界上研究和使用无人机最有经验的机构之一。对于德莱顿中心,运用无人研究机的历史可以追溯到20世纪70年代,当时中心使用一个缩比例的F-15模型,用作“高机动试验机”(HiMAT)计划的试验平台,研究气动力和控制构形问题。
1 997年,德莱顿用一架28%缩比的X-36无人机研究无尾三角翼设计的敏捷性,飞行了31次。1998年12月,还用另一架X-36试飞研究了飞行控制系统在机体损坏和硬件有故障情况下的能力问题。波音公司的无人作战飞机X-45验证机计划也在这里进行。
现在NASA德莱顿正进行一系列“革命性概念”研究,先进民用飞机概念和技术研究、自动编队飞行计划、超声速可燃冲压式喷气发动机、高空长航时无人机研究等。
除了NASA德莱顿以外,网在爱德华空军基地还有美国空军试飞中心(AFFTC)。在世界所有试飞中心中,AFFTC是首屈一指的。它的口号是: “向未开发的领域挺进!”
经过多年的发展.AFFTC目前拥有将近100架飞机,是美国空军最主要的试飞机构。在这个世界上最大的和最繁忙的试飞中心,进行的飞行试验项目既包含支持尚未全面投产的新机开发计划,又有对超期服役中的飞机实施现代化改进和改造计划的内容。
每一个飞机项目的开发,一般都要经过多个阶段的飞行试验,民机试飞的内容从飞行品质到飞机基本性能、推进系统、航空电子等十分广泛;军机的试飞项目从武器投放,电子战,操纵、推进系统,性能水平及早期的初始武器有效性,到看其在对付各种威胁时的表现如何等。
1992年10月2日,美国空军在该基地建立了掌控各试飞中队,并支持所有的AFFTC试飞计划的第412试飞联队。该联队下辖8个联合试验队,每个试验队都是由承包商试验小组、空军开发试验组和空军初始实战试飞和评估试验组组成的一体化生产小组。每个联合试验队都配备一个空军试飞中队,都有自己承担的项目,在成本、进度、完成计划的业绩.安全和最后报告实施项目的成果等各方面对项目承包商负责。这8个试验队分别从事是隐身飞机。第五代战机,电子战飞机,现役战机改进、运输机、轰炸机,特种飞机和无人机的试飞工作。
与NASA德莱顿相比,德莱顿比较偏重于未来航空技术的研究探索,飞机多以研究机为主;而美国空军试飞中心基本以军队装备或即将装备的飞机为试验对象。
苏联/俄罗斯
茹科夫斯基试飞中心是俄罗斯飞行研究院的一个重要组成部分。其任务是试验所有的航空设备,开展包括各种飞行平台、无人驾驶飞机和遥控飞行器的基础研究,二次大战后苏联的第一架喷气飞机、垂直起降飞机和航天飞机都在这里进行试飞。
在20世纪30年代中期之前,苏联主要的航空设计工作和飞机的地面试验在莫斯科中央流体动力研究院(TsAGI)进行.而试飞则在莫斯科近郊库图卡中央机场进行。但随着莫斯科市区越来越大,以及试飞需要更大的试验室和更长的跑道,库图卡的试验工作受到了越来越大的限制。1933年8月13日,苏联国防委员会决定在莫斯科东南45千米处的拉明斯克建立~个新的中央研究院,并于1 935年开始建设一个新的试飞机场。
1941年3月,苏联政府和苏共中央决定将中央流体动力研究院的一部分和拉明斯克试飞中心一起组建为飞行研究院,并以著名试飞员米哈伊·格罗奠夫的名字命名为格罗莫夫研究院。1 947年4月23日,拉明斯克城改为茹科夫斯基城。
试飞中心任务范围十分广泛,包括飞行平台。无人机和遥控飞行器上的基础研究,空气动力学和热力学、控制功能、人体工程和寿命保障研究,同时参与飞机的取证工作,编制飞机和直升机适航规范和不同型号飞机的型号试验大纲,包括测量设备,以及超轨道、机载和遥控的测量并对最后得到结果进行计算机辅助处理,以及训练飞机、直升机和宇航飞行器的试飞员。
飞行研究院的试验设备非常好,拥有自由支配的约1 20架飞机和直升机的机队,其中70%是用民用飞机和直升机就地改装而用作特殊装备的飞行试验台,每年可使完全装备国产专用仪器进行测量的10至1 5个飞行试验台升空。
试飞中心的机场不仅为研究院所用,俄罗斯许多设计局都在这里做试验。所有俄罗斯新飞机的初始试验也都在这里进行,其他工作还有评估跑道技术,如清除冰雪(用喷气发动机的压缩机).除去金属外来物的损坏以及表面开淘槽的技术。
英国
英国的试飞机构很特别,它现在隶属于民营的吉内蒂克集团。20世纪90年代以来,英国航空航天国防科研机构进行了三次重大改革,将包括皇家航空航天研究院在内的4个研究院合并,组成相对独立的国防研究局,把除核武器以外的,包括英国飞机和军械评估研究院在内的4个试飞鉴定机构划入国防研究局,并改名为国防鉴定与研究局,使研究和试验试飞鉴定工作合在一起,接着在2001年,让国防鉴定与研究局大部分民营化,组成吉内蒂克集团。
吉内蒂克集团,人员为9000人,其中6300人是科学家和工程师,其中2000人有博士学位。这使吉内蒂克成为全欧洲人才最集中的地方,也是世界上最大的独立技术集团之一。吉内蒂克总部位于范堡罗,这里无容置疑地已经成为英国的航空研发的中心。
吉内蒂克公司在威尔特郡的下博斯库姆的试飞基地不仅是汇集航空研发精英的中心,而且拥有一支类型各异的试飞机队。试验支援飞行部和帝国试飞员学校的机队有47架飞机,包括“阿尔发喷气”、“安多弗”、BAC-111、“狂风”、“纳瓦霍”、“鹞”、“哈佛”、C-130“大力神”、HS 748、“山猫5”、“流星”、“海王”、“小猎犬”、“小羚羊”。
特别要指出的是这些试飞飞机的绝大部分都是用旧飞机改装的,经过不断的更新至今还在发挥重要的作用,在各种研究项目中被广泛地使用。
该试飞机构的XW175-“鸥”式飞机,是专门“开发先进飞行控制系统用的矢量推力研究飞机” (VAAC),也是英国惟一的军用电传操纵垂直短距起落实验研究飞机。该机最初用来进行有关稳定性和操纵性的研发飞行,对开发斜板跳跃式起飞技术做出了重大贡献。
该机在俯仰面方向具有全权的电传操纵能力,在横滚和偏航方向上则为有限权限。1 995年,克兰菲尔德学院还将该机进一步改造为三轴方向上都有全权限的第二阶段VAAC。
为了支持美国的F-35联合攻击战斗机(JSF)研制项目.XW175还装了侧杆控制器,仿效“联合攻击战斗机”(JSF)上的控制装置。2005年,VAAC还用于降低JSF风险的试验,并将进一步开发、验证在舰上的自动回收和着陆。
法国
第二次世界大战以后,法国的大部分试飞活动都南迁集中到马赛附近的伊斯特尔和波尔多附近的卡佐,由于伊斯特尔全年都有好天气,在地中海上空有大片的空域可进行起声速飞行,是试飞的理想地点,所以达索公司也在伊斯特尔建立了的达索诚飞中心。达索公司是世界著名战斗机制造商之一,其“幻影”系列
飞机和最新的“阵风”战斗机至今和世界一流战斗机并驾齐驱。
现在,达索公司的90%左右的试飞活动都在伊斯特尔达索试飞中心进行,包括“阿尔发喷气”.”幻影”2000和“阵风”,以及公务喷气飞机等。
在达索试飞中心,有多个利用最新的综合实验室来试验航空电子设备的机构。例如针对“阵风”就有4个互相连接的综合试验台架装着该机的全部电子设备——导航.通信和电子战系统、显示器.加速和传感器。
“阵风”是完全按北约军标391 0设计的,它的高性能的数据总线对总体效能十分重要。有时,精确地调试所有部件是相当困难的,需要精通电子和计算技术。在试飞过程中,要采集大量的电子设备数据,进行实时或事后分析,但其间不能轻易中断飞行,而在台架“试飞”中,人们可以中断试验,讨论和解决问题,然后再恢复试验。这既节约时间又节省成本。
有些台架还是十分基础性的,如在一根垂直支撑上装平视仪.油门和驾驶杆,但其中有一个台架是完全和“阵风”座舱一样的。这里可模拟空一空、空一地作战场景,包括可以模拟完整的一套作战任务,还可把两个台架连起来,模拟两架“阵风”的情况。
在伊斯特尔所用的最育意思的工具之一就是OASIS.即系统界面规范工具。该工具全面应用于“超军旗”现代化、 “幻影”2000- 5MK2和“阵风”的人一机界面开发等工作中。
在飞机首飞之前,试飞中心就用现成的部件先组装架验证机,飞行员很早就可以通过模拟飞行,评估新飞机的人一机界面的直觉性和使用方便程度。以确保战斗机能满足它的主要目标,这样做的另一好处在于,可以十分容易地改变座舱布局和显示器,从而大大降低了研制成本和风险。OASIS还可用于向潜在的客户展示飞机的性能和能力。
法国的另一家试飞机构——卡佐试飞中心是法国的武器装备部试飞中心,也是法国军方最为重要的试飞中心。它承担着法国主要武器装备发展的试飞任务,包括军用飞机和导弹,其他国家也经常到卡佐试飞中心去试验他们的出口产品。
卡佐试飞中心目前配备有23架固定翼飞机和3架直升机。其中6架”幻影”2000执行着大部分的军械装备及武器系统试验。在卡佐试飞中心还有1 2架“神秘”20。这些飞机都经过重大改造,以装进各种各样的传感器,其外形也大有改变伸出了天线.加长了机头、增加了武器吊舱和前视红外转塔,从而可以进行从雷达试飞到电子战等一系列试验。
此外,卡佐试飞中心利用几架“蜘影”进行了各种试验和研究计划,其中有2架…C.1架…B.1架…BE,2架…E和3架…R。有时还有几架“幻影”VF战斗机来进行该型机专门的副油箱和多个武器吊舱的试验。
在卡佐试飞中心,武器试验分为空空武器(机炮、导弹);空地武器和直升机武器三类。空空导弹的试验计划分三个阶段:第一阶段是发射不装制导系统的非制导导弹,以逐步展开发射包线。发射控制器可以预编程,发射人员在发射后即可远离;第二阶段是发射惯性制导的导弹,以检验目标标示工作是否正常,检查导弹是否沿设定的轨迹飞行;第三阶段是发射完全制导的导弹,导弹上先带遥测设备,然后再加上战斗部。
此外,卡佐试飞中心还负责直升机、电子战系统和机载光电系统测试。由于试飞机队已经开始老化,卡佐试飞中心正在考虑引入A320一级的试飞飞机,以便在一个架次上同时进行多项目的试飞,还准备引进一架TBM700参加无人驾驶飞行器各分系统的开发计划,以及可能再买一架TB20轻型飞机作为遥控和有人驾驶两用的飞机。
来源:空军政治部宣传部提供