自從第一架飛機被髮明之後,人類的出行方式就發生了很大的變化。以前,我們要去看望別人的時候,只能通過步行、馬車的方式到達目的地,期間很有可能因為天氣、各種人為因素的影響需要花費很長的時間才能到達,見一面可謂是非常的不容易。而在飛機誕生後,即便是很遠的地方,我們也可以很快的到達,無需跋山涉水、遠渡重洋。隨著科技的發展,飛機也不僅僅被用作了交通工具,在軍事領域方面它還承擔了保家衛國的角色。然而,這些戰鷹在正式保衛藍天之前需要經歷種種磨難的考驗才能真正的飛上藍天。今天,小編就和大家一起聊一聊關於戰鷹在保衛藍天之前需要經歷的一些考驗。
什麼是戰機試飛關於對最新型的戰鬥機劃分,我們習慣將其稱之為五代機,而一些西方國家則是將其劃分成了四代機,我們文章中就以西方國家的戰機劃分標準來對戰機試飛的相關問題進行說明。首先,對於戰機試飛的種類,中國的試飛專家周自全所著《飛行試驗工程》一書中依據航空科技發展的階段劃分將戰機的試飛型別大概分為了三類,而這三類也是戰機在進行試飛時的不同階段。
第一種型別:研究性試飛。它主要包括了基礎技術研究試飛和演示驗證試飛。前者是通過飛行試驗對一些新的航空理論、原理和基礎技術進行驗證,為新技術在型號上的應用奠定技術基礎;後者則是通過飛行試驗進一步驗證一些已經制造出原理樣機的、比較成熟的技術,預測技術和產品的工程前景,如果沒有大問題,便發展成為新的航空型號產品。基礎技術研究試飛的典型代表,就是美國的X系列驗證機,例如X-1用於實驗突破聲障,X-29用於實驗前掠翼技術等等。而美國的YF系列飛機,則屬於型號的演示驗證試驗飛機。例如YF-22和YF-23就是用來演示驗證第四代戰鬥機方案。中國同樣也開展了一些研究性試飛,例如利用變穩飛機研究飛行品質,利用殲-8主動控制驗證機對飛機電傳操縱技術進行研究等等。在這個階段中,主要就是將紙上的設計在現實中進行驗證,待其原理方面沒有問題之後方可進行下一步的試飛。
第二種型別:調整和鑑定試飛。中國將其稱之為飛機研製階段中的調整和鑑定試飛,國外稱之為EMD(工程製造研發)的D/E試飛。這一試飛階段風險最大、耗時最長、耗資最多。新的戰鬥機能否安全飛行,是否滿足設計規範和技戰術指標要求,能否投入生產交付使用,都取決於這個階段的試飛。而實際上,調整試飛和鑑定試飛是兩個不同的試飛階段,前者的飛機狀態尚在調整期,可以修修改改,使飛機狀態不斷完善,直到滿足飛機設計要求;而後者則是在飛機技術狀態基本凍結的情況下,對飛機進行試飛考核。但是,由於這兩個階段又是一起進行的,所以通常將其合二為一。並且,由於現代飛機對於技術、精度方面的要求非常高,內部也是極為複雜,要通過試飛來調整到最終的狀態進行定型鑑定的話,時間和經濟上的成本很大。所以,只能在鑑定型試飛中採取縫縫補補的方式進行調整,直到最後滿足要求。因為現代飛機研製成本代價極大,通常飛機一且決策研製除非出現題覆性問題,否則必須定型。對於一型全新軍用飛機來說,3年以上的時間,1000多架次的試飛,是調整和鑑定試飛最起碼的要求。
第三種類型:試用和使用試飛。試用試飛,相當於美國的初始作戰能力試飛,即初步使用試飛,中國稱之為適應性試飛。因為定型試飛的技術人員、機務人員和試飛員與使用方有很大不同,試飛內容和方法與實際作戰也有差別,所以設計定型的試飛結論不一定完全切合實戰中的實際。因此,交付給使用方的新機,對實際使用環境條件有一個適應性考核的過程。此外,使用方對一種新機的應用也有一個適應過程,特別是對換代飛機的特點有一個適應過程。往往有種情況,明明是新機的一些新技術優勢明顯,但由於使用者習慣於傳統技術而對新技術具有排斥性,因此經過一段適應性試飛,再對新機給出評價意見會更客觀。適應性試飛往往距離飛機設計定型時間已經不遠,適應性試飛週期不長,一般在一年左右。適應性試飛的重點通常是實用訓練課目,由簡到繁,飛行強度較大,出勤率高,這也需要新機要達到高強度試飛的狀態。初步適應性試飛課目可與設計定型試飛結合進行,一方面是飛機交付部隊後即可形成戰鬥力,另一方面可節約試飛成本。初步適應性試飛的一個重點內容是武器投射試飛。使用試飛的主要任務是摸索新機的使用經驗並訓練使用人員。當然,這個時候發現重大問題也應該向工業部門反饋,以便在以後的生產中儘可能改進。這個時候的試飛也是非常重要的一環,如果這次試飛沒有問題的話,該款戰機就要開始進行批量化生產,一旦定型的話就很難做出調整。
殲-8配上尾鉤艦載驗證機試飛畫面
除此之外,還有一種出廠前的測試,也就是已經批量生產的飛機在交付使用者前進行的例行性檢查試飛。但這種試飛是設計定型甚至是批量生產之後進行的。
第一款四代機F-22的試飛迄今為止,距離F-22戰鬥機的服役時間已經過去了十幾年,作為第一款被研製出來的四代戰機,F-22一經問世便向人們展示出了四代機優越性,許多國家也紛紛向美國購買F-22戰機,但是由於保密問題美國並沒有出售F-22戰鬥機。那麼,作為第一款服役的四代機,F-22的試飛又是怎樣的呢?
F-22的研製分為三個階段。第一階段為技術準備階段。通過一些研究機的試飛,基本上掌握了大迎角機動、推力向量、綜合控制等先進飛機平臺技術。
第二階段為YF演示驗證和競爭階段。1985年,美國空軍釋出了先進戰鬥機技術要求;1986年,啟動YF-22和YF- 23驗證計劃;1990年,YF- 22進入首飛階段,一號原型機於9月29日首飛,二號原型機於10月30日首飛,兩架飛機分別安裝了YF120-GE-100和YF119-P&W-100發動機。演示驗證試飛專案於當年12月28日完成,每架原型機都飛行了74架次,飛行時間都達到91.6小時。試飛專案不針對兩型飛機效能進行直接比較,而是評估每個機體-發動機一體化水平,以確定其達到美國空軍要求的程度水平。
在3個月的試飛中,YF-22A試飛小組能演示確定一個7G過載、速度2馬赫以上、高度15240 米的飛行包線。在91天內確定種新型飛機的飛行包線,這堪稱是現代航空史上的奇蹟。不過,這還只是試飛成果的一部分,同時完成的還有使用YF120和YF-119發動機進行超聲速巡航演示、首次推力向量飛行、AIM-9和AIM-120導彈發射、大迎角試飛以及最大馬赫數演示等。YF-22的驗證性試飛,於1992 年因第2架著陸墜毀而結束,但主要驗證試飛專案已經完成。1991年4月23日,美國空軍就已經宣佈與YF-22小組簽訂工程製造與開發合同,當時計劃生產11架原型機,以及1架靜力試驗機體和1架疲勞試驗機體。由此,先進戰術戰鬥機專案演變為F-22發展專案。
F-22戰鬥機的前身--YF-22驗證機
1997年9月7日,F-22的4001號原型機首飛,EMD階段的F-22開始飛行試驗。到2002年EMD階段結束時,1號機將進入適航狀態、3號機用於機體非航空電子改進或更改試驗。至少還有3架飛機繼續用於後續的航空電子測試、AIM-9X導彈整合等測試。最後兩架EMD階段的F-22A,集中針對前7架飛機所暴露出來的問題進行改進,它們基本達到批量生產的品質標準。這2架飛機,再加上2架生產性代表試驗機,主要供美軍用來進行初始作戰試驗與鑑定。根據1997年的計劃,9架工程製造與開發階段的F-22飛機,在飛行試驗中大約試飛409次,時間4337小時,每架飛機每次飛行約1.8小時。實際上,到了2005年8月13日,EMD階段9架F-22的總飛行時間達到7542.9小時,起落數為3447個。由此,我們就可以看到,一款戰鷹要想真正的保衛藍天,真的是磨難重重。即便是在2005年F-22交美國付空軍後的相當一段時期內,F-22的改進試飛仍在繼續。2009年3月26日,洛·馬的試飛員還在愛德華茲空軍基地試飛F-22武器系統時,飛機就出現了墜毀,飛行員也不幸遇難。
狀況百出的F-35戰鬥機在F-22問世之後,美國又著手研製了第二款四代機“F-35”戰鬥機。作為繼F-22後問世的第二款第四代機,F-35系列的試飛又有了一些新特點。首先,它是一個家族。儘管初衷是研製其享將近70%機體的三種飛機,但結果卻幾乎是三架完全不同的戰鬥機。第二,其飛控系統原始碼達到上千萬行,遠遠多於F-22。其機載裝置也更為複雜。這些因素加在一起就使得F-35的試飛複雜程度遠遠的超過了F-22。
按照計劃,承包商打算用23架驗證機進行各項評估(其中5架空軍型F-35A,4架海軍陸戰隊的F-35B和5架海軍型F-35C;另外有6架用於地面靜力試驗和疲勞試驗;另有1架F-35A用於隱身特性評估、1架F-35C用於航母適應性試驗),於2008年結束系統開發與演示驗證階段,轉而進入低速生產階段,2011至2013年在美國空軍率先形成初始作戰能力。
在方案的開發階段,有三家企業分別提出了各自的計劃書。1996年11月16日,美國國防部宣佈洛·馬和波音的方案勝出,共同進入方案驗證階段。兩家公司分別製造了X-32和X-35兩型概念機,用於演示驗證器基本的飛行效能與設計引數的對應程度,向美國軍方展示其常規起降能力、彈射起飛和攔阻降落能力以及垂直/短距起降時的可操控性,以滿足美國三軍的不同需求。波音公司率先退出後,洛·馬生產了X-35A、X-35B和X-35C三型概念驗證機。其試飛從2000年10月24日開始,2001年8月6日結束,共飛行139次,106.9飛行小時。
X-35A總共進行了27次飛行,累計27.4小時,最大速度1.05 馬赫,最大過載5G,最大高度10363米,迎角20度。X-35B最初進行了大量測試升力風扇推進系統的懸停試驗,到20年7月30日試飛計劃結束時,該機共完成39歡飛行,累計21.5飛行小時:垂直起飛17次,短距離起飛14次。最大速度1.2馬赫,最大過載5G,最大高度10363米,迎角20度。X- -35C的試飛內容主要包括一系列陸上著艦練習試驗,以及不同速度及高度的基本操縱品質試驗與發動機過渡試驗。從2000年12月16日進行首飛,到2001年3月10 日結束試飛計劃。X-35C共飛行73架次,總飛行時間58小時,最大速度1.22 馬赫,最大載荷4.8G,最大高度10363 米,迎角20度。2001年10月26日,美國國防部宣佈洛▪馬的X-35方案勝出,洛▪馬聯合多家公司正式開始F-35戰機3種型號系統的研製和工程開發。
2006年7月7日,F-35首架系統發展與驗證原型機正式下線。該機是空軍型的F-35A,生產編號為AA-1號。同時,美軍正式將其命名為“內電”I。F 35的系統開發與驗證飛機與X-35驗證機在外形上非常常相似,但在原基礎上進一步優化了設計,除了尺寸和重量有所不同外,對DIS進氣道脣口進行了重新設計,這是外觀上的最大變化。同祥採用DIS進氣道的殲20,在從演示驗證階段到工程發展:展階段的重要變化也包括進氣道脣口變化。
2006年12月15日,AA-1首飛成功。F-35正式步入系統研製與驗證試飛階段,總共有15架飛機用於飛行試驗,包括5架F-35A,4架F-35B、5架F-35C以及首架AA-I號原型機。
但F-35的定型一拖再拖。其中一一個重要原因是,F-35戰鬥機的原始碼有上千萬行。無論是雷達、導彈還是飛機不同狀態下的控制,均通過電腦軟體完成。如此大規模的軟體,很難短時間試飛完成。所以,F-35不得不先試飛低版本、功能較少的軟體版本,達到一定水平後便開始交付,然後再對已經交付的型號進行軟體升級。因此,到2015年年底,F-35已經交付了154架,但試飛仍在繼續。這也是調整和鑑定試飛與試用試飛同期進行的一個典型。
中國的殲-20隱形戰鬥機首架技術驗證機是在2011年1月11日中午12時50分左右進行首次升空飛行測試,13時08分成功著陸,歷時18分鐘。整個首飛過程在殲-10S戰鬥教練機陪伴下完成 。結局很顯然,中國的殲-20在設計方面是成功的。
後來在2014年3月首飛的2011號機,被許多人認為是殲-20開始進入原型機狀態的標誌,按照美國的說法,也就是相當於工程製造和發展階段。這一階段的試飛,就是戰機進行裝備時的最後調整與鑑定試飛。
2011號驗證機
但是由於殲-20的發動機問題,一直在制約著殲-20的戰鬥機,但是根據許多訊息,最新的殲-20有可能已經搭配上了最新型的中國產渦扇15發動機,但是並沒有證實。但是在今年的閱兵儀式上,殲-20接受了祖國和人民的檢閱,在檢閱開始的時候,殲-20在機場轉動鴨翼進行大象漫步的動作更是使得國人振奮不已。
儘管,殲-20目前已經正式服役,但是試飛的工作依然沒有停止,在對部隊進行裝備之後,同樣可以發現一些問題,比如部隊的飛行員多數是從作戰方面來考慮戰機的整體設計,和試飛員的感覺肯定會有點不一樣,這就為該機的改進留下了足夠的空間,另一方面通過部隊的小批量服役可以為我軍提前訓練一些四代機飛行員種子,可以使我軍更好地駕馭四代機。等到改進版的殲-20出現後,我軍就可以很快地形成作戰能力。
從上面最先進戰鷹的試飛,我們就可以看到一款戰鷹想要成功的飛上藍天是有多麼的不容易,由於該機的一切都是重零開始,就使得在試飛的時候任何情況都有可能發生。就在今年的12月24日根據俄方公佈的最新訊息,俄羅斯的一架T-50戰鬥機在俄羅斯遠東地區的阿穆爾河畔共青市附近發生墜毀,而T-50戰鬥機的試飛時間要比殲-20還要早,即便是已經服役了的F-22戰鬥機和F-35戰鬥機也曾經發生過墜毀,並且這次墜毀的還是蘇-57戰鬥機的第一架量產機,據說很快就要交付給俄空天軍,相信這次墜機事件多多少少也會對蘇-57產生一些影響。現在看來,能夠成功飛上藍天的戰鷹後面凝聚了多少人的心血,這才使得它們一直守護著我們的藍天,讓我們向這些背後默默付出的人及駕駛這些戰鷹的人致以最崇高的敬意,感謝你們一直守護著我們,願你們每一次飛行都平平安安。