奋进在航空试飞第一线 ——记航空工业试飞中心国内首次民机阵风载荷测量试飞气象研保任务 2021-11-12 

  

倪萍 张莹 蔺玉洁
  “天气预报无法做到100%准确,但试飞气象保障必须100%安全!”
  在完成我国某运输机自然结冰试飞后,航空工业试飞中心场务部气象台又接到了民机阵风载荷测量试飞气象研保任务。面对新的任务,场务部气象台迅速组建阵风载荷测量试飞气象研保攻关创新团队(以下简称“阵风载荷团队”)。该团队以年轻技术骨干党员为主力,充满了“敢干事、想干事、干成事”的魄力,更具有利用新技术、新方法的能力。
  阵风载荷测量试飞是通过飞行试验得到飞机定常飞行状态下遭遇阵风时的阵风速度和阵风引起的动态载荷。在航空气象中,阵风作用于飞行中的飞机,就表现为飞机颠簸。在高空急流、锋面、高空槽、切变线和对流天气等众多天气背景条件下,飞机颠簸曾经频繁发生。
  尽管世界航空气象领域分析、诊断、预报、预警飞机颠簸的技术、方法、手段已经具有一定成熟度,但真正将其移植、推广和应用到阵风载荷测量试飞,效果却不理想。
  经过数月的试飞技术准备,试飞工作拉开了帷幕。然而,在紧锣密鼓飞行了6个架次后,处理数据发现,竟然连一次有效数据都没有捕捉到!至此,阵风载荷团队才真正意识到,在国内首次开展的阵风载荷测量试飞,“找风难”的确是一个极其显著的特点。
  阵风载荷虽然是飞机的主要设计载荷之一,但目前对阵风载荷的验证主要是结合全机地面共振试验和相关风洞试验,具有一定的局限性。
  阵风载荷团队最终将重点集中到大气科学应用技术的源头。大家收集大气科学领域关于飞机颠簸的各种预报方法和算法,针对典型飞机颠簸事件进行“回报”检验,发现这些经典的飞机颠簸预报技术和算法,核心目的是“最大限度规避和防范飞机遭遇颠簸”,对衡量飞机颠簸强度的指标设计普遍较低,或者有一些算法只判断是否会有飞机颠簸发生,而不区分其强度,其结果就是空报率较高。
  “能不能针对阵风载荷测量试飞任务需求构建一种算法,消除或弥补预报技术和算法的缺陷呢?”基于科学的分析和质疑,这支年轻的技术骨干队伍提出了一个大胆的设想。
  经过“回报”检验和效果对比分析,阵风载荷团队最终筛选出5个对飞机颠簸预报能力较强的算法,并根据其预报优势,给出相应采信系数,重新构建了用于诊断高空急流飞机颠簸的“综合指数”算法。
  在构建完成新的飞机颠簸的“综合指数”算法后,阵风载荷团队将其与日常试飞天气分析相结合,逐日制作飞机颠簸诊断和预报,同时收集阎良机场参试飞机和民航飞机的颠簸报告,并将飞机报告结果与“综合指数”算法预报结果及其他预报结果对比,评估“综合指数”算法的预报能力。在对400例典型飞机颠簸事件分析对比过程中,进一步对“综合指数”算法进行了完善和优化。
  6月,经过多轮综合分析对比确认,“综合指数”算法对发生频率较高的高空急流飞机颠簸具有较其他传统算法无法比拟的优势。基于该研究,阵风载荷团队申报了“一种阵风载荷试飞天气预报保障方法”专利。
  至此,国内首次民机阵风载荷测量试飞气象研保任务取得阶段成功。试飞人将继续以攻关创新为支撑点、出发点和着力点,构建起满足我国试飞技术发展需求的气象研保能力。