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从《长空之王》看航空发动机试飞
关键词： 时间：2024-04-10
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。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。
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。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。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。🔺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。
🔺俄罗斯采用伊尔-76飞行试验台搭载PD-14发动机进行试飞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。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。
