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航空小知识

惊险的大侧风试飞

时间:2020年12月07日   来源:《大飞机》杂志
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  在狂风中,人们总是步履艰难。飞机要在大风中起降,更是难上加难,并充满风险。逆风还好,飞机借逆风起飞、着陆,还可以减少滑行距离。但在大侧风下,飞行常常险象环生。因此,大侧风试飞既是考验飞机操纵性、稳定性的科目,更是确保飞行安全不可或缺的试验。

 

  三种试飞方法

  好不容易赶上有侧风的天气,飞行员和试飞工程师们个个笑容满面登上飞机,开始了久盼的试飞。与往常不一样,飞机开始起动、加速 ??飞行员除了握杆向后拉,还得小心翼翼地两脚紧贴在脚蹬上,以防滑行时大侧风使飞机偏离跑道。一旦出现偏离,他必须脚控方向舵不让飞机偏航。一般而言,大侧风试飞时,必须在跑道旁设一安全区以防意外。还好,飞机顺利起飞了。它满足了跑道10米上空侧风25节(每节=1.852千米/时)及飞机构型、重心位置等要求。

  起飞、爬升、平飞一会儿后,趁大侧风还在持续吹着,飞机便开始了这次试飞最关键的进场与着陆。平时,飞机着陆前,要不停地减速,放襟翼/缝翼、放起落架,然后对准跑道??然而,大侧风下,飞行员驾机朝跑道中线飞去时,却要大胆地改变机头方向,对着侧风吹来方向偏转一个角度ɑ。这叫“偏流进场”。此时,从空中往下看去,飞机宛如一只螃蟹横行在跑道上向前,故又有“蟹形进场”之称,ɑ为蟹形角。这种进场方式是为了抵消大侧风对飞机的作用,使其着陆时不会冲出跑道。进场过程中,大侧风风力越大,ɑ越大,机头偏航越大。

  实际上,飞行员在着陆前对飞机偏多大ɑ角并不关心,而全力关注飞机是否向跑道中线飞去。最为关键又风险最大的是,在飞机触地前一刹那,飞行员要迅速而准确地将机头返回到ɑ为0,才能使飞机触地时像往常那样沿跑道中线快速滑行。这是一个高难度的惊险动作:因飞机行将快速接地时,飞行员在精心手控飞机外,还要踩准脚蹬对付大侧风,让飞机姿态瞬间变化到位。若机头偏转过早,飞机有被侧风吹离跑道酿成大祸的风险;如果偏转稍晚一点,则可能造成起落架侧向撞地时损坏和折断,甚至撞毁飞机机体下部。

  飞机大侧风着陆试飞的另一种方法叫“侧滑进场”。当飞行员用脚操纵方向舵控制飞机沿跑道中线进场的同时,手还要操纵副翼使飞机朝大侧风吹来方向倾斜,才能借助左右机翼升力的横向分力(与侧风反向)来平衡大侧风力。不过,侧滑进场时,尽管飞机可以沿跑道中线倾斜进场和着陆,但风险仍旧很大,因为飞机侧倾飞行时,容易发生可怕的“尾旋”,还会让乘员感到紧张和不舒适,特别是接地时,较长的机翼或翼吊发动机因离地太近,容易造成发动机和机翼的结构损坏。

  大侧风下,无论是“偏流进场”还是“侧滑进场”,对飞行员都是巨大的考验和挑战,特别是偏流进场,险情更大更多。为此,多数飞行员宁愿选择在降落初始段采用“偏流法”,一挨飞机临近着陆前,改为“侧滑法”一直到着陆。这两者的结合称之为“偏流及侧滑进场法”。这三种试飞方法都要求飞行员具备娴熟的技术和灵活的应变能力。试飞前,飞行员都必需在模拟飞机上进行长时间训练,提高操作技能及与机组人员之间的协作能力。

 

  更苛刻的动力系统试飞

  在大侧风起降外,还有一项动力系统的大侧风与顺风试飞。它同样是在飞机起飞和着陆过程中进行,不过条件更苛刻,要求跑道上空10米高度的大侧风风速为35节、顺风风速为10节。在35节侧风/10节顺风下,飞行员驾机起降中,机上人员需监测仪器或目视发动机/辅助动力装置(APU)与进气道是否会因不相容而导致发动机失速、喘振,甚至熄火。

  此外,还需验证发动机/APU的排气系统排出的废气不应有着火危险,载人舱内不得有一氧化碳污染。为此,机上试飞工程师需携带一氧化碳浓度测量仪当场测量。

  除35节大侧风外,还要有10节顺风。这个试飞科目的关键在哪儿?主要是顺风起降对飞行员要求更高,因为它会使飞机在起降过程中的滑跑距离长很多。平时,飞机都是逆风起飞和着陆。为什么不借顺风?这得从飞机的升力与速度有关说起:飞机速度越大,升力就更大,但这个速度是指飞机飞行中的空速,而不是风速。顺风起降时,飞行空速是飞机滑行速度减去风速,故空速小则飞机升力小,自然起飞滑跑距离长;着陆时因升力、阻力都小,故飞机滑行距离更长。为避免顺风中飞机升力小冲出跑道,在作此项试飞验证中,需在跑道两旁设置约400米宽的安全区。

 

  寻找难遇的大侧风

  25?35节的大侧风,风力相当于我们平素所说的7?8级大风,平时十分罕见。因而做这类试飞之前,必须先去寻找具备“特殊功能”的机场。这种机场得具备两个特点:一是风大,二是风向要与机场跑道垂直。但一般机场的跑道方向均选择当地最常见的风向,以便于飞机逆风起降,很少会花巨资去建一条与当地常见风向垂直的跑道。

  在国内,符合上述条件的机场很少,甘肃的鼎新机场算是其中一个。2012年4月,ARJ21飞机在那里做过大侧风起降试验并获得了不错的成绩。只是,那里的最大侧风风速只有24节,再大就夹有沙尘暴,试飞无法进行下去。

  不过,在冰岛的凯夫拉维克国际机场,有两条极为罕见的互相垂直的跑道,加上那里常年风大,十分适合大侧风试飞。该机场也欢迎世界各地的飞机主制造商来开展试飞。2018年3月,ARJ21飞机在凯夫拉维克国际机场完成了6个大侧风起飞试验、6个大侧风着陆及发动机大侧风试飞试验,其风速达到8级烈风、38节以上。如此好的风源使持续了多年的ARJ21大侧风试飞十分顺利地达到了适航要求,试飞效率大大提高。这次试飞除显示了ARJ21飞机优越的抗大侧风能力和操稳特性,也提升了我国民航的试飞能力和国际竞争力,还为C919飞机的大侧风试飞积累了经验。

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