飞机试飞那些事儿：准备工作细致到哭，首飞还有“小跟班”

来源：中国军网微信公众号 作者：石宏

2017年5月5日14时，中国自主研发的C919大型客机由机长蔡俊、试飞员吴鑫驾驶，搭载着观察员钱进和试飞工程师马菲、张大伟，从浦东国际机场第四跑道起飞，接着在南通东南3000米高度规定空域内巡航平稳飞行79分钟，圆满完成首飞课目，然后于15时19分安全返航着陆。对于中国来说，C919首飞成功是一个历史性的时刻，标志着中国航空工业开始跻身于世界大型民航客机制造国的行列。

首飞之前要做什么

一种新型号研制出来之后，必须通过实际试飞来检验整个飞机从起飞到空中做各种动作再到降落的动力性、可操作性以及安全性等是否与设计方案相符，检验飞机各零部件和设备的可靠性和完善程度，使飞机在交付使用前达到最稳定的飞行状态。

早期的飞机试飞比较简单，常常是飞机设计师、试飞员、试飞工程师三位一体，整个试飞完全是孤胆英雄式的“跟着感觉走”，机毁人亡的事故屡见不鲜。也正因为如此，试飞被称为“刀尖上的舞蹈”。此外，早期的飞机结构简单得多，所以试飞往往飞上几十架次就能定型投产。然而，现代飞机的结构越来越复杂，包括数十个子系统、数百个机载设备、数万个零部件、数十万个元器件，机载系统软件的程序源代码更是高达百万行甚至千万行（美国F-22战斗机的软件程序源代码为400万行，而F-35的软件程序源代码则达到了1900万行），要想把这样复杂而庞大的系统整合在一起，还要保证安全可靠，试飞的规范程度、难度都远远超过以往。

现代飞机的试飞流程通常是：先由试飞工程师制订试飞鉴定方案，经过国家航空产品定型委员会批准之后，试飞工程师再根据鉴定方案形成试飞大纲，并在此基础上将试飞任务分配给数十个，甚至上百个的课题组分头实施。课题组的工程师们再按照大纲要求进一步细化，形成每一架次需要试飞哪些课目、获取哪些参数的具体的任务单，所有课目都要由试飞员根据任务单进行逐一试飞。一架飞机能否最终定型，都要用试飞员飞出来的数据作为依据。

试飞一般是由简单到困难，不断发现问题、解决问题。当飞机生产出来以后，不能马上试飞，先要进行在环试验，就是给飞机打上液压、通上电，然后试飞员坐在座舱里面拉驾驶杆，因为有液压，所以飞机上的舵面就会按设计规律偏转，视景仿真显示屏上显示的天地线等景物也会随之改变。相当于飞行员坐在座舱里面，根据眼前的视景去飞。通过这种试验来检验飞机能不能正常控制。如果在这里都不能控制，那么实际试飞时，试飞员肯定控制不了。

国产AG-600水陆两用飞机进行地面滑跑

在环试验完成后，飞机就要到跑道上进行地面滑行试验，通常分为低速滑行、中速滑行和高速滑行。一般低速滑行主要是看飞机在地面滑行的灵活度；中速滑行主要是看飞机的纠偏能力。就是说我们什么操作都不做，把飞机摆在跑道上，仅仅靠发动机推力往前滑行。如果飞机偏向一侧，走不了直线，就说明飞机存在问题。导致飞机跑偏的因素很多，可能是飞机外形不对称导致气动力不对称，也可能是起落架有问题；高速滑行是来确定飞机的气动力确实与设计值吻合，只有这样才敢飞。因此，在高速滑行阶段，飞机必须进行抬前轮再放下的试验，也就是说当飞机滑行到一定速度后拉杆抬头，这时飞机的气动力应该能够使前轮抬起来。接着再推杆，飞机前轮还能再回到地面。在抬前轮和落前轮过程中，飞机要能保持平衡。然后把实际获得的气动力参数拿回去和风洞吹风的数据比较，修正计算模型。对于现代战斗机而言，低速滑行速度为30～80千米/小时、中速滑行速度为100～180千米/小时、高速滑行速度为200～240千米/小时。

需要强调的是，高速滑行是有较高风险的，这就要求试飞员、现场指挥员和所有飞行保障人员都应把高速滑行当作飞机首飞来对待并且做好相应准备工作，因为飞机在高速滑行中可能提前离地，此时如果通过收油门和刹车中断滑行可能会因为跑道长度不够而造成严重事故，也可能由于高速滑行时飞机飞行品质不好，飞机出现人机组合不安定，在这种情况下可能将飞机加速升空要比强行地面减速刹车更为安全。例如美国YF-16战斗机当年在高速滑行时就由于产生横向驾驶员诱发震荡（PIO），试飞员急中生智，推油门带杆，使飞机离地飞行而意外地实现了首飞。为了保证地面滑行不冲出跑道，首先要在跑道上设置标志点，以便让试飞员目视飞机相对跑道的位置，使其做到心中有数。

首飞的那些事儿

在高速滑行之后，飞机就可以进行首飞了。首飞应达到的技术目标是：检查在首飞状态下，飞机结构和飞机系统工作是否正常；飞机飞行品质是否满足要求；飞机是否存在气动伺服弹性不稳定和其他不正常震动。根据这个目标，首飞安排的试飞课目一般包括：平飞巡航、缓慢推拉油门（小速度迎角最大为15°～18°）、三向脉冲操纵（单脉冲或倍脉冲，幅值从1/4～1/2 操纵行程）、小范围滚转（滚转角30°～60°）、从一侧到另一侧定值滚转 BTB（左30°～右 30°，适当保持俯仰姿态，不要求保持过载），小范围协调侧滑（侧滑角不大于8°）。出于安全考虑，首飞飞机都不收起落架，这样既能防止出现收了放不下的情况，也可以测试起落架放下时的飞行性能。而对于现代战斗机来说，首飞时发动机也不开加力，这样做的目的是把飞机高风险和发动机高风险尽可能剥离。

新飞机的首飞通常都会选择一个好天气，能见度不低于507千米，没有低云和侧风。首飞用的飞机应当尽可能减轻起飞重量，以最大限度减小起飞离地速度、缩短起飞滑跑距离，从而改善驾驶条件。担任首飞的飞行员都必须是经验非常丰富的试飞员，并且试飞员必须对首飞任务充满信心。首飞中，试飞员将首次评述飞机的操稳特性、起飞着陆性能、动力装置和驾驶设备等工作情况。一般轻型飞机的首飞时间为30到40分钟，大型飞机为1到2小时。

运-20首飞，伴飞的是1架歼-15战斗机

在首飞时，通常会安排一个“跟班”，也就是伴飞飞机，其任务是在空中对首飞的飞机进行实时观测、记录飞行数据、拍摄照片和视频，全力保证飞机在首飞过程中的安全。一旦首飞飞机出现问题，伴飞飞机的乘员会立刻向首飞飞机的机组人员发出警告，同时向地面管控人员报告，并引导首飞飞机安全降落。此外，伴飞飞机还将监测首飞的空中环境，确保不会有其他飞机闯入首飞的飞行航线。值得一提的是，伴飞飞机一般选择双座以上的飞机，这样便于安排摄像师全程拍摄。例如歼-10首飞的伴飞飞机是双座型歼教-7，歼-20首飞的伴飞飞机是双座型歼-10S，C919首飞的伴飞飞机是东航旗下东方公务航空公司的莱格赛650喷气式公务机，机号B3293。但凡事皆有例外，运20首飞时伴飞的就是一架单座型歼-15战斗机。

民用飞机的首飞是公开的，因为对新研制的民用飞机来说，首飞是其推销市场的曝光良机，通过首飞可以向市场宣传产品性能，以赢得市场的信誉。

后续试飞更复杂

首飞之后，新飞机将转入调整试飞（也称发展试飞）阶段，尽管这个试飞阶段的时间、工作量、范围远少于定型试飞，但其重要性却不亚于定型试飞。一般来说，新机试飞前的计算、图纸、文件和地面试验等与新研制出的飞机有差异，试制过程中难免有一定的失误和遗漏，甚至一个成功的部件或产品装在新机上使用时却不一定工作正常。新飞机调整试飞，就要让其暴露出预想不到的设计和试制的不足。此外，新飞机试飞需要培训空、地勤人员，他们对新机认识和掌握要有一个过程，在调整试飞中有时也会暴露出操作差错，便于定型试飞时注意。只有将调整试飞中暴露出来的各种问题基本排除后方可转入正常稳定试飞，才有利于定型试飞工作的开展和深入。由此可见，调整试飞的实质是暴露飞机由于设计、制造带来并影响试飞正常进行的矛盾，并通过调整试飞这个阶段来集中解决这些矛盾。换句话说，调整试飞的目的就是为使新飞机早日转入定型试飞创造条件。

在调整试飞之后，新飞机将进入定型试飞（也称鉴定试飞或验证试飞），就是对经过调整试飞后已处于定型状态的新飞机、发动机及机载设备等，为获取性能数据并全面鉴定其是否达到战术技术指标和使用要求而进行的试飞，其目的在于为型号定型投产提供试飞依据。

定型试飞是在国家飞行试验研究基地进行，通常会投入多架原型机，以加快试飞步伐。新飞机进入定型试飞后还可能进一步暴露出调整试飞中未发现的缺陷，这样还需做进一步的调整试飞。

定型试飞在飞机的所有试飞中是风险最大、耗时最长、课目最多的试飞阶段。特别是对新研制的作战飞机来说，在这一阶段，从基本飞行性能到边缘课目，从航电系统到机载武器都要根据试飞大纲进行全面测试，其中航电系统和机载武器试飞占到试飞总量的60%070%。

美国波音787-9客机首飞

对于普通人来说，虽然不一定了解定型试飞，但是一般都听过颤震、失速、螺旋、低空俯冲试飞等名词，这些都是定型试飞中的边缘课目，也是高难试飞课目。

颤震试飞是探索最大飞行速度的国际I类高风险试飞课目，也是一切试飞课目的基石。颤震是弹性飞机在气流中发生的发散自激震动，是由非定常空气动力、惯性力以及弹性力耦合在一起所引起的。当飞机的飞行速度大于某一临界速度后，偶然的小扰动都会引起飞机震幅持续增大的震动，直至震动无限扩大导致机毁人亡。失速则是指飞机在正常状态飞行中，因为气流的干扰或其他原因而突然上仰，而且超过了临界迎角，这时飞机便会突然失去速度，造成缺少足够的升力。在失速状态下，飞机无法保持正常的飞行状态，会形成可怕的难以控制的自转。此时，飞机又会在重力的作用下，一边自转，一边不自由地沿小半径的螺旋线下降，这种危险的飞行状态就是失速尾旋。世界上很多军用飞机失事都是失速尾旋造成的，例如美国和俄罗斯在进行这项试飞时损失飞机数十架，牺牲飞行员数十人。所以，试飞一旦通过了颤震和失速课目，那么在飞行包线内的任何飞行都是安全的。

在定型试飞过程中，还要进行飞机的环境适应性的课目（如大侧风、高温、高湿、高寒、高原、噪声、自然结冰等）试飞，作战飞机则需要增加战场适应性（如电磁环境）、作战效能等方面的试飞。此外，现代飞机对于可维护性极其重视，例如一型飞机虽然性能很好，但是维护非常复杂，那么也不能算是好飞机，所以试飞对于可维护性方面的考核也越来越高。

定型试飞完成后，接着进行使用试飞，也就是由使用单位对飞机在各种拟定的使用条件下，考核是否满足使用要求而进行的试飞。主要内容包括在实际使用条件下全面考核飞机使用性能，研究有效的使用方法、最佳作战方案和训练方案；为编写和修订飞行手册、条令、条例、规程等技术文件获取必需的补充数据；确定新机维护人员的组织编制和技术训练要求；确定外场的后勤保障条件；进行飞行和机务训练，培养飞行员和机务人员。同时也为进一步暴露和发现设计缺陷，为改进改型提供线索与依据。

而对已经批准定型投产的批生产飞机还要进行出厂试飞，也就是按照订货方和制造厂签订的合同，为检验飞机生产质量而进行的试飞，一般分为交付试飞和抽查试飞两种。

最后，订货方将根据订货合同规定的验收项目，对飞机及其系统和机载设备的基本性能和质量进行验收考核来实施验收试飞，通常是由订货方派飞行员到制造厂去进行试飞。

作者：石 宏

编辑：朱京斌 火艺卉

编审：曲延涛

来源：中国军号