新年第一飞,在哪儿飞更有意义?对于AC352高寒试飞项目组来说,哪儿冷就在哪儿飞——
注:视频经过剪辑,视频呈现不代表试飞飞行速度
经过29天紧张的工作,2月3日,由航空工业研制的AC352直升机在建三江机场完成此次全部高寒科目试飞。
高寒试飞,飞的是什么?
此次高寒试飞是AC352进行适航条款验证试飞工作的一部分。
根据中国民用航空规章第29部运输类旋翼航空器适航规定(CCAR-29),为了验证航空器包括其部件及子系统整体性能在预期运行环境和使用限制下的安全性和物理完整性,民用航空器必须进行适航工作,以保证其符合型号设计预期并始终处于安全运行状态。而我国幅员辽阔,要满足全疆域运营能力,高寒试飞基本要达到零下30度的气温条件。
对于直升机来说。高寒试飞的低温环境,除了挑战着试飞项目团队外,对于新研发的机型也是严峻的考验。根据直升机研发业内人士介绍:“寒冷环境下,空气密度大,气动阻力增加,全机的气动载荷相应增加,桨尖马赫数增加。在进行高寒条件下的不可超越速度试飞验证时,由于旋翼前行桨叶叶尖高马赫数的可压缩性效应,桨尖附近由于局部上表面激波的形成,而使前行旋翼叶片压力中心后移,旋翼系统载荷可能增大,旋翼系统可能出现诸如旋翼摇晃这样的气动失稳,直升机的振动可能显著地增加,而且直升机静稳定性或动稳定性可能受到不利影响……因此必须在高寒条件下验证全机高度和温度包线的旋翼桨尖临界马赫数,以确保符合直升机结构、振动和颤振要求。”
在高寒环境下,旋翼上激波形态和位置的变化,有可能使旋翼的受力超出设计师的预计范围。由此带来的扭摆和振动超标,轻则使直升机严重颠簸,使机组人员迅速疲劳、机载设备和结构故障率升高,重则足以可能导致直升机坠毁。
AH-64阿帕奇的旋翼剖面
旋翼受力
而振动控制是直升机设计中的核心难点和关键点,图中卡-28直升机出现了地面耦合共振现象:反向旋转的上下旋翼,随着共振的增强,挥舞范围越来越大,最终相互撞击,造成了毁灭性的后果。
“此外,同时对于直升机性能来说,还需要考虑寒冷环境下对发动机可用功率的影响,以及确保燃油系统正常运行,燃油中预期出现的冰不会妨碍燃油系统向发动机提供足够的燃油,以及低温下滑油粘度增加,发动机起动过程中负载增加,发动机低温起动成功率以及滑油系统正常运转等。”
航空煤油的凝结温度要比水低很多,由于燃油中总是不可避免存在一定的水分,因此高寒条件下,燃油中的水分就有可能结冰——在最严重的情况下,这些碎冰会堵塞住供油系统,导致飞行器失去动力而坠毁。
图为波音777飞机上Trent 800发动机出现的燃油结冰现象,碎冰大量堵塞了燃油热交换器的入口
我国哪些地区能开展高寒试验?
近些年来,随着我国自主研制的机型越来越多,高寒试飞也渐渐成为“司空见惯”的事儿:AC313,AC312E,AC311等我国自主研发的机型都先后经过了高寒试飞的“考验”,时间基本在1月和2月,地点则较为多样。
2020年1月,AC311A完成高寒试飞
对此,业内人士介绍到:“我国主要的高寒测试地区主要是内蒙古的海拉尔和黑龙江的漠河。2020年12月末,大飞机C919就在海拉尔开展了高寒试飞。高寒试飞一般争取一次完成,只要高寒气候满足条件就行,对地点没有特别要求。但如果高寒窗口期内还没完成全部科目,那么只能来年再飞。”
这次高寒试飞有点不一样
而此次AC352高寒试飞,与众不同之处在于其中的悬停科目采用局方并行试飞方式,这是国内首次开展此项试飞。
通常情况下,民用直升机试飞是先进行申请人验证试飞,再根据验证试飞情况选取试飞科目,进行局方审定试飞。而并行试飞,是申请人验证试飞和局方审定试飞一起进行,具体形式为局方试飞员任主驾,申请人验证试飞员任副驾。
通过并行试飞,特别是对于高原高寒高温等特殊环境下的试飞科目,可以避免重复进行特殊环境下的试飞,减少试飞周期,减轻申请人的负担,加快型号合格证的取证进度。
在飞行33个小时、54个架次中,此次高寒试飞充分验证了AC352直升机在零下30℃以下的低温度环境下的相关性能,同时验证了该型机CCAR-29部相应条款的符合性,标志着AC352直升机适航验证试飞迈出了重要的一步。
此次试飞结束后,按照计划,直升机将转至哈尔滨开展相关地面维护工作,并继续开展平原地区飞行性能和飞行特性等申请人验证试飞。