飞行试验机：架通航空科技创新的“空中桥梁”

失重试验机飞行轨迹示意图。

失重试验机舱愉失重状态照片。

胡泽玮　尹艳艳
　　走近第十三届中国国际航空航天博览会的航空工业展区，扑面而来的大量先进的航空科技展品，在这其中有一类展品吸引着全世界军迷爱好者的目光。它们就是用来进行飞行试验的飞行试验机，每一架都是那么独一无二，又那么神秘。
　　众所周知，一架航空器生产、制作出来后，最重要的一个环节就是飞行试验，它是在真实的大气环境下验证航空器是否符合设计标准的唯一和最终方法。飞行试验作为航空科技创新研究的“第一范式”，是航空科技发展过程中的重要环节和必要要素。
　　在航空工业试飞中心众多飞行试验手段当中，有这样一类特殊的“空中大科学装置”，那便是各具特色的飞行试验机，它们有的在机腹下面长着“大肚子”、有的在机头前面加着“大鼻子”，但无一例外，它们都是独一无二、填补国家试飞技术空白的“试飞宠儿”，而且通过多年的科技创新，在试验机领域我国已形成了系列化试验机平台。
　　就航空科技创新而言，飞行试验机是架通航空科技创新的“空中桥梁”，可以让新技术、新产品提前接受飞行考核，在考核中发现问题、研究问题、攻克问题、不断改进，最后使其成为性能优越、指标优良、技术成熟的技术产品，助力航空技术产品顺利取得通往蓝天的“通行证”。而对于航空以外其他科技领域的科技创新，飞行试验机则承担起了“空中实验室”的职责，为物质科学、生命科学、信息科学、地球科学等基础科学研究和前沿技术研究领域创造特殊的实验条件，提供科学的实验手段。就拿航展上和试飞功勋园里摆着的那几架飞行试验机来说，它们干的可都是“惊天动地”的大事呢！
　　空中飞行模拟机——一架飞机，多种“性格”
空中飞行模拟试验机又称变稳试验机，可以用一种飞机来模拟不同飞机的“性格”。打个比方，你可以开着变稳试验机模拟战斗机的机动飞行，也可以模拟运输机的平稳爬升，就像一台车既可以模拟“宝马”，也可以模拟“拖拉机”。
　　空中飞行模拟试验机在我国航空技术的发展历程中扮演了极其重要的角色，主要是飞行品质研究、新机空中飞行模拟、先进航空技术研究以及试飞员培训，是新机首飞及试飞研究、空中演示试验的重要工具和平台。在我国62年的航空试飞历程中，航空工业试飞中心研制出了两代空中飞行模拟试验机，为众多新机的研制做出了不可取代的贡献，缩短了预研转入型号应用的周期，两代空中飞行模拟试验机分别荣获国家科技成果一、二等奖，是航空工业试飞中心“看家本领”之一。
　　推力矢量验证机——过失速机动“首席舞者”
在2018年的中国航展上，推力矢量验证机进行了过失速机动飞行表演，一瞬间吸引了国人的眼球，这是航空工业试飞中心又一个航空试飞技术“法宝”。
　　推力矢量验证机就是通过飞行试验，验证飞机发动机气动特性和结构完整性、飞机与发动机的综合控制技术、进/发/排匹配特性，摸清飞机大迎角非线性非定常气动力特性及规律，进一步促进发动机推力矢量技术成熟。
　　推力矢量验证机，通过推力矢量技术飞行演示验证，在真实飞行环境下进一步验证了推力矢量发动机的功能和性能，验证和评估大迎角控制律设计效果和过失速机动操纵方法，提升了推力矢量发动机技术成熟度，大大降低航空飞行器危险边界的试飞验证风险。推力矢量验证机的研制和试验成功，填补了我国该技术领域空白，成为是我国掌握航空发动机领域核心技术的“一员猛将”。
　　雷达电子试验机——“站的高才能望得远”
试飞中心有架长着“大鼻子”的飞机，这是雷达电子试验机，在他身上试飞中心采用了很多的新技术，创造了多个国内首次。
　　雷达电子试验机是用来完成机载脉冲多普勒雷达、火控雷达等雷达设备先期验证的试验机。它是对飞机的机头结构体部件、航空电子产品通风冷却系统、实时指挥引导系统、测试记录系统进行了大幅度的改装，满足雷达电子系统“站的高”的验证需求，使雷达系统能够在本机设计的同时并行开展领先验证，能够大大加速了飞机型号研制的速度。
　　同样的，作为国内研制的第一架雷达电子试验机，填补了国内航空电子设备试验机的空白，迄今已完成了我国多种战斗机的火控雷达设计定型试飞，在航空电子产品试飞中起到重要的作用。
　　综合航电试验机——大飞机长着“小天线”
综合航电试验机从外形上看，浑身上下长着许多的“小天线”。综合航电试验机能够将完整的航电系统加装在试验机上，提前进行新研制飞机航电系统综合功能的调试、升级、验证。有效提高航电系统的研制迭代效率，让新型号飞机直接用上成熟的航电系统。
　　综合航电试验机实现了航电综合功能验证目的，填补了我国在综合航电验证方面的空白，是后继航电系统综合验证的关键平台，在它身上航空工业试飞中心积累了航电系统综合验证和使用的经验，形成我国系列化航电试验机建设的通用标准。
　　结冰喷水试验机——试验机中的“冰神”
自2014年ARJ21-700飞机环球追冰后，航空工业试飞中心就提出要建立自己的结冰喷水试验机，搭建我国人工模拟结冰飞行试验的平台。结冰喷水试验机能够在一定空间区域模拟产生符合民航标准要求的自然结冰气象条件，让被试飞机在此空间区域飞行，从而验证被试飞机的防除冰性能。
　　目前结冰喷水试验机已经通过了飞行试验的验证。通过使用该试验机，能够直接加快各类运输类飞机的自然结冰飞行试验过程，降低自然结冰试验的风险，对于我国后续运输类飞机型号以及民用飞机型号的定型以及适航审定自然结冰试验都具有直接的促进作用。
　　失重试验机——不出大气层也能“失重”
失重试验机利用飞机的抛物线机动飞行产生微重力和低重力环境，是唯一能兼顾空间科学研究、空间应用技术验证、航天医学研究和航天员选训的地基设施，具有失重时间长、可多次重复、试验准备周期短、成本低、试验空间大、人可实时观察与干预等优点，是近地面进行失重研究最为理想的试验平台。
　　目前航空工业试飞中心在失重试验机上已开启了航空同航天协同完成国家重大专项任务的合作模式，进一步提升了飞行试验作为试验科学重要专业的科研地位，也为后续更多参与国家重点任务奠定了基础。未来，失重试验机必将在空间科学研究、空间应用系统技术验证和航天员培训等领域发挥更大作用。
　　今天航空科技的精彩呈现，离不开产业背后的科技创新。各式各样的试验机都在我国航空科技创新领域发挥着不可替代的作用。中国飞行试验研究院将继续加快科技创新，坚持打造核心竞争力，推进试验机自主创新体系建设，充分发挥试验机对航空科技和各科技领域的支撑作用和引领作用，为强化国家战略科技力量做出更多贡献。