01.15 顫振是試飛員的大敵,IDF戰機為此墜毀,殲20戰鬥機卻平安過關

民用航空充滿了風險,因為機械故障,操作失誤,惡劣天氣造成的事故比比皆是,而在軍用航空,飛行員不僅僅需要和民航飛機一樣起飛滑跑爬升巡航,而且還要攜帶多種武器,並進行多種高難度科目,比如超低空高速突防,高過載對抗動作,對人體生理極限壓榨到極點,所以事故率更高。


比戰鬥機飛行員風險更高的還有沒有?真的還有,這就是戰鬥機試飛員,這個隊伍也是和平時期犧牲比例最高的團隊,某些國家試飛員隊伍犧牲比例達到10%,舉世罕見,試飛員遇難主要是進行風險科目飛行,某些時候也是幫設計師和製造廠踩雷,假如出現些設計問題或者製造問題,試飛員很容易遭遇到風險,甚至發生不測。

顫振是試飛員的大敵,IDF戰機為此墜毀,殲20戰鬥機卻平安過關

對岸IDF戰鬥機測試顫振科目,機毀人亡


試飛風險最大的科目之一就是顫振,顫振簡單來說就是抖動,彈性結構在氣流中受到空氣動力、彈性力和慣性力的耦合作用而發生的大幅度振動,它是氣動彈性力學中最重要的問題之一,顫振科目出現問題,輕則舵面受損,重則飛機失控解體,對岸IDF戰鬥機在研發過程中曾經因為平尾顫振性能不過關,飛掉,導致是飛行員身亡。


IDF戰鬥機僅僅是一種輕型,速度比較慢的飛機,講究跨音速機動,對高速飛行要求不高,而殲-20戰鬥機則是一種2.2馬赫的高速戰鬥機,重點在於超音速機動性,飛機承受的空氣動力更大,而且需要做更大的機動,按照美國F-22戰鬥機的要求,需要在1.6馬赫做5G穩定盤旋,這是一個很難的要求!


顫振是試飛員的大敵,IDF戰機為此墜毀,殲20戰鬥機卻平安過關

殲20鴨翼面積大,厚度小,剛度差,所以顫振實驗難度很大


面對苛刻的要求,殲20設計師不得不想辦法應對,鴨翼面積很大,而且舵面厚度小,要求重量輕,而且隱身性能要好,氣動性能要優秀,最麻煩的是,還必須保證極限機動飛行安全:必須過顫振這一關。


為此設計師不得不想各種辦法應對,最早殲-20戰鬥機採用了蜂窩結構設計,最終發現這種傳統三代機操縱面結構,在四代機講究超音速機動的時代,顫振性能不過關,不得不更換多牆結構設計,這是2001架和2002架技術驗證機的飛行試驗結果。


由於技術驗證機設計比較保守,氣動性能和隱身存在巨大缺陷,所以,設計師不得不重新努力,最終得到的方案是,鴨翼加上覆合彎扭設計,而且鴨翼後緣尖端切角降低雷達散射能量,而且採用了高強度碳纖維加強結構,即使如此,設計師也不太放心,一旦舵面高速顫振試飛出事,飛行員很難有多少機會安全逃生。

顫振是試飛員的大敵,IDF戰機為此墜毀,殲20戰鬥機卻平安過關

上天之前,設計師就在地面做了足夠詳細的顫振試驗,所以保證了試飛的順利安全進行


為此設計師在地面設計想了很多辦法,其中包括總體,飛控,武器系統,結構強度,質量慣性組的多名技術專家聯合攻關,一方面使用先進的軟件進行模擬,另外一方面進行多種實驗,包括地面顫振實驗,和風洞顫振實驗,經過多輪努力後,基本確認技術問題基本得到解決,才開始顫振試飛,而且是一點點放開,這種嚴密謹慎,步步為營的做法,在鴨翼和全動垂尾的顫振試驗中得到了良好的結果,飛行員可以做到無憂慮飛行,不用擔心高速高機動飛行下會發生任何舵面問題。


成飛在殲-10戰鬥機研發中,氣動彈性取得了相當的進展,但是殲-20戰鬥機飛行包線比殲-10大了很多,所以難度更大,為了克服國產發動機和設備以及材料,武器等落後造成的不利因素,設計師不得不鋌而走險,採用一切最先進技術保證飛機的總體性能,也遭遇惡了難於想象的困難,包括隱身,舵面顫振在內的多種難題,最終成飛也拿到了中國第一家克服戰鬥機高速飛行顫振的秘籍,為未來的六代機打下了良好的基礎!


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