再谈无人机的抗风特性

2019 年 6 月 3 日 无人机

ARJ21-700飞机做过的那些试验试飞：大侧风试飞

ARJ21-700飞机做过的那些试验试飞：大侧风试飞（下）

四年后终于获得一套22节的侧风数据

实时跟踪风力情况预报，计算风向角度已经成为谭祥升在大侧风试验期间的一种生活习惯，在这种特殊的试飞组织模式下协调飞行并不是一件容易的事情。

“每次试验前我们最关心的就是风力与风向的预报，绝对不能错过任何一个机会。空军某机场的空域更是异常繁忙，我们大部分的精力都用于协调空域与试验保障上，机场乃至空军的相关部门都给予了我们大力的协助，但是避让空域也是我们不得不面对的情况。除了空域资源紧张，还有个更大的问题，在风速满足试验要求的同时也会伴有扬沙，而GE公司的测试设备最怕的就是扬沙，真正能留给我们进行试飞的时间窗口非常有限，这正是我们面临的现实困境！”谭祥升如是说。

4月初的第一场大风出现在清明节假期的夜晚，试验队人员晚餐时彼此问候的方式都是摇头苦笑。

谭祥升将希望寄托在4月7日，根据预报显示，空军某机场当天的风力将接近7级，角度为140度，这正是进行试验绝佳的气象条件。年轻的设计人员甚至开始想象着试验完成时喜悦的情景。四年的坚守与等待，参试人员们的确期盼着一次成功，一次情感的宣泄！大侧风试飞是对科研人员耐心的极大考验！

然而，“理想”的风并没有如约而至……

4月7日17：46分，ARJ21-700飞机降落在嘉峪关机场，刘宏亮走下飞机后无奈的介绍着飞行情况：今天的风太让人纠结了！飞直接模式（风速要求10-12节）则风速偏大；飞正常模式（风速要求23.5-25节）风速又偏小。直到下午3点，我们才决定即使风速偏大也要抓住这次机会将直接模式的试飞任务全部完成。

赵志强解释说：“飞控直接模式下ARJ21-700飞机的舵面是受到一定权限限制的，我们之所以敢在17节的风速下做出着陆的决策完全是基于对ARJ21-700飞机性能的充分把握，事实上，ARJ21-700飞机也表现出了令我们满意的操纵性能。”

“7号的飞行毕竟令我们有所收获，真正沮丧的是22号的飞行，似乎老天就是要考验我们的意志！”局方试飞工程师屈展文不无遗憾的说：“在1小时23分钟的空中盘旋等待中，空军某机场的风速始终维持在6-8米/秒！17时19分我们决定返航，然而，2小时之后，一场稳定维持在14米/秒的大侧风到达了空军某机场，这场风持续了接近4个小时，足够我们完成所有的试飞任务……”

那一天谭祥升与戚学锋守在嘉峪关机场的塔台上，与空军某机场的情况截然相反，这里的风速始终维持在14米/秒，瞬间出现过19米/秒，大风几乎快把塔台的玻璃敲碎了，扬沙也从祁连山脚下滚滚袭来。对讲机里不断的传来试飞员询问气象条件的对话：

“报一组风速！”

“6米/秒、8米/秒……”

大家总是期待着下一秒会有奇迹，会有希望，没有人理会吹进嘴里的细沙，依然仔细分辨着对讲机里的对话，风速细微的波动都会牵动人们的心弦，直到对讲机里传出飞机返航的信息，大家才不得不相信“今天不会再有机会了！”

回去的路上没有人还有心情再说些什么，有一种不可名状的憋屈萦绕在心里。一向坚强的常红也不禁感慨：难道我们还不够努力吗！接下来，唯一能做的只有等待下一个机会！此时戚学锋还要担心扬沙对发动机测试设备的影响：“今天的确经历了一个非常揪心的下午，嘉峪关机场风速满足试验要求，但是风的角度不是垂直于跑道的；空军某机场风的角度虽然垂直于跑道，但是风速却达不到要求，如果在这里能有一条‘米’字型跑道，我们的试验就不会进行的这么艰难，耗时如此之长了。”

赵志强更是形象的解释了这种困难：“风向、风速要在合适的时间出现在合适的跑道上，这除了精心的准备还要有一定的机遇。”

谭祥升则干脆决定将停放在空军某机场的一辆气象备份车调回来摆在嘉峪关机场，“总得再做些什么，万一这里就出现了一股垂直跑道的风呢！我们不能忽视任何一种可能。”

2013年的侧风季马上就要结束，试验人员的心情也跌到了谷底，空军某机场的试验人员也回到嘉峪关进行短暂的休息。

ARJ21项目副总指挥赵越让也开始让设计人员梳理还有多少未满足适航条款要求的试验点：很现实的问题摆在眼前，我们需要考虑大侧风试验不能完成对ARJ21-700飞机适航取证计划的影响，也需要制定出相应的解决思路，事实上，四年来我们更多的是受到了气象条件的限制……

与此同时，作为动力专业的适航审查代表郭允龙则在思考着另外的问题：还记得2011年曾经出现过的发动机喘振现象吗，我希望申请人能够去验证在风速25节的情况下，ARJ21-700飞机滑跑起飞时侧风对发动机的影响是否能够得到缓解……

4月27号是这一年侧风季的最后一个机遇，没有人知道这一天能否实现每个人心里的期望！

早饭之后，空军某机场的试验人员就围着中国空军试飞团参谋罗万福了解风向与风速情况。

“目前是310度的风8米/秒”，越是在这样的时刻罗万福预报的越是谨慎，信息简洁的让人甚至无法猜测今天是否能够进行试飞。

当天的塔台指挥员，中国空军试飞团尹维波更是一早就在关注风速变化的趋势，“对于指挥员来说，分析掌握风速变化的趋势是至关重要的，这是指挥员在试飞期间把握时机，临机决策的关键所在。”

罗万福终于下达了12点进场的命令，平时最幽默的场务工程师杨政也一下子变得严肃起来；已经是身经百战的付琳则是沉稳的进行着准备；负责监控的上海飞机设计研究院动力燃油部设计师何必海则是把当天需要完成的任务再次进行了明确：还剩下6个试验点，分别用不同的引气构型，还要结合开反推和不开反推的组合……

此时在嘉峪关，赵克良正在与刘宏亮和赵志强进行试飞前的技术交底，“今天碰到满足20节以上的侧风条件就可以执行任务，我们希望能拿到一套完整的20节以上的大侧风数据。”

12：57分，空军某机场塔台预报风的角度与风速为310度12米/秒，正好满足试验条件，然而风速却无法稳定上2秒，一直处于急速的波动中，罗万福焦急的催促着ARJ21-700飞机尽快起飞。

按照适航条款的要求，气象车摆放在飞机起飞与着陆点中间，但是气象车里显示的数据却总是比塔台的数据小了很多，最多时甚至小了4米/秒，这种差异将直接影响试验数据是否能符合条款要求。

尹维波意识到今天的指挥对他来说将是个考验，需要冷静判断、果断决策，不然将失去捕风的最佳时机。

13：06分，ARJ21-700飞机从嘉峪关机场起飞，然而到达空军某机场上空时这里的风速却减弱到了8米/秒，飞机不得不选择拉升，在空中盘旋等待捕风时机……

申请人试飞工程师朱卫东介绍说：“相比于起飞的试验点，着陆的试验点更难捕捉，在飞机的近进着陆过程中，没有人知道下一秒风速的变化趋势，对于试飞员来说，选择着陆还是复飞是个需要快速决断的问题。”飞机盘旋等待的过程中，试飞员和试飞工程师还要克服空中颠簸对身体带来的影响，这对试飞员的体力也是一种消耗。

13：59分，空军某机场气象台主任急匆匆的提醒：一阵大风正在吹过来。ARJ21-700飞机准备再次近进着陆，试验人员预感到这次一定能捕捉到23.5节的大侧风。

尹维波：“气象员报组风的数据。”

气象员：“13.5米/秒、13.8米/秒、11.6米/秒、12.6米/秒、11.8米/秒……”在报满足条款要求的风速时，气象员的声音甚至都是亢奋的。

尹维波果断命令：“着陆。”

ARJ21-700飞机抵抗着大侧风的影响近进着陆，然而风速却瞬间急转直下，就在ARJ21-700飞机距离地面不到3米的时候风速已经降到了7.5米/秒，试飞员果断放弃着陆，选择复飞……

在5.5小时的试飞过程中，试验人员的心情也随着风速跌宕起伏，总是在兴奋、紧张、惋惜与期待中一次次的重建信心，当然，也必将迎来收获。

赵克良对笔者表示：“虽然ARJ21-700飞机的使用限制在28节，但是经过4年的大侧风试飞，由于我们始终没有寻求到更为严酷的气象条件，ARJ21-700飞机的抗侧风能力，我们只演示到22节……”

某种程度上这是一个国家民机试飞能力的体现

根据数据显示，在累计143天（2010年-2013年）的大侧风试飞期间，侧风飞行时间仅有28小时46分钟，其余的时间都在等待！

在这4年间，大侧风试验队守候在国内唯一的一条具备侧风条件的跑道上，捕捉着幽灵般出没的大侧风，不断的寻找着更为严酷的试验条件，这种尴尬的试飞现状在某种程度上却正是我国民机试飞条件与能力的真实体现。

屈展文向笔者介绍说：“在美国和俄罗斯都有很多专门用于试验试飞的机场，这些机场一般都有好几条交叉跑道，‘米’子形跑道也并不少见，典型的就是美国爱德华兹空军基地，拥有有4000英尺到39000英尺长度不等的跑道21条，在此进行试验的飞机在遇到大风天气时，可以根据风向选择需要的跑道进行试验，甚至还可以协调跨国间的试飞，像波音787飞机和空客A380飞机就都是在冰岛进行的大侧风试飞，这比ARJ21-700飞机的情况要灵活很多，自然也会更节省试飞成本与时间。”

在谭祥升看来，尽管ARJ21-700飞机的大侧风试飞仍然没有迎来真正意义上的成功，但是，4年的探索与实践无论是从试验的组织管理还是条款的验证方法上都为中国民机的研制积累了丰富而宝贵经验。

上海飞机设计研究院动力燃油部设计师华振在给同事的邮件中这样嘱咐：由于大侧风试验是高度综合的科目，一次起落的操作同时结合了操稳、动力、APU的各专业的不同要求，因此在监控和日志记录过程中，不应只着眼和侧重于自己部门和专业的要求，要尽可能的将自己在监控过程中感知到的一切关于飞机、发动机、气象、陆空对话、航迹甚至直觉估计到的有价值情报全都记载和整理下来，给外面的人员提供充分的参考和引导。在常红看来，这4年的收获更在于人才队伍的锻炼与成长，“相对于4年前，这些年轻设计师的工程经验更为丰富，思考问题也更细致。”

正如赵克良所说，“细”正是民机研制的内涵所在，也是技术能力的综合体现。

同时承担C919飞机研制任务的戚学锋则更希望ARJ21-700飞机的经验教训能够更好的被C919飞机所借鉴，尽早进行相关试验的规划与试飞环境的选择，“对于C919这种大型客机，通常要验证到35节甚至以上的侧风，要远远高于ARJ21-700飞机侧风验证目标的要求，需要寻求更为严酷的试验试飞环境，而空军某机场通常在25节以上侧风就会导致沙尘暴，基本已经无法满足C919飞机的试验要求。”

2013年4月28日，ARJ21-700飞机102架机转场阎良，结束了历时4年的大侧风试飞，然而留给人们的思考却不会就此结束。

因为保密的原因，笔者无法留下在空军某机场塔台进行指挥与在气象车进行监控人员的工作影像，但是，正如笔者所看到的，也正如你所感受到的，ARJ21-700飞机的适航取证之路，这并不仅仅体现的是一个企业的试飞，某种程度上，这是一个国家的试飞！（完）