你要的冰島大側風技術貼來了

前不久，ARJ21飛機遠赴冰島開展大側風試飛的消息在朋友圈霸屏了好幾天，大家都為國產飛機的出色表現歡欣不已，同時掀起了一股航空科普熱，不少小夥伴對於大側風試飛極感興趣，希望翱翔小編能夠再出一篇技術貼，詳細說一說大側風這件事。為此，小編採訪了幾位從冰島回來的民機設計師，一起聽聽他們怎麼說。

側風，顧名思義，是指風向與航向不完全平行，對飛機產生垂直於機體方向作用力的風。側風較大時，會對飛機起降階段的操縱穩定性和動力系統性能產生影響。因此，飛機在研製階段都要進行大側風試飛。此次冰島試飛最主要的試飛科目囊括操穩、發動機、輔助動力裝置（APU）三個專業。

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10級大風，把好「方向盤」！

此次冰島大側風試飛，飛機在著陸階段遭受的側風最大瞬時風速達48.7節，約90.19公里/小時，相當於10級大風。正如刮大風開車容易失控一樣，飛機在狂風中起飛著陸，對飛機的操縱穩定性要求極高。

我們都知道，大風天開車一是容易跑偏方向，二是可能把車吹翻，飛機受到的影響也與此類似。首先，側風對飛機產生垂直於機體的作用力會使飛機偏離航向，這就需要飛行員踩腳蹬控制方向舵偏轉，以產生與側風抗衡的作用力，保持飛機航向。

其次，飛機迎風面一側的機翼受到的側風大，由此產生向上的升力也大，造成飛機向另一側滾轉，這就需要飛行員操縱駕駛盤控制副翼偏轉，以保持飛機的穩定。

相比於側風起飛，側風著陸對飛行員及飛機的要求更高，側風著陸的方法也頗有講究。一種叫偏流法，指機頭方向與跑道呈一定夾角進近和著陸的方式。它的好處在於，飛行員在著陸過程中操縱幅度比較小，會比較不累，飛機方向舵和副翼的偏轉幅度也比較小。但是飛機在著陸後需要立馬調整方向，讓機頭對準跑道，這樣會使輪胎造成較大磨損，起落架更是容易受力損傷，以前發生過型號在側風試飛時，折斷起落架的事故。

另一種叫側滑法，指機頭方向對準跑道進近和著陸的方式，這種方式下，飛機完全依靠方向舵和副翼的偏轉來抗衡側風，因此偏轉幅度較大，可以看到飛機雙翼明顯一邊高一邊低，一不小心，容易造成翼尖或發動機擦地事故。

「我們在試飛時，通常採用偏流和側滑相結合的方法，在高空採用純偏流法，到了離地較低處則慢慢偏流轉側滑，接地時既帶點偏流角也帶點側滑角，避免接地後給機輪、起落架造成損傷，同時也避免大的滾轉姿態接地著陸。6個著陸下來，飛機沒有出現任何操縱不穩定的情況，飛行員對飛機的整體表現也十分認可。」上飛院總體氣動部付琳說。

進氣畸變，發動機的大敵！

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大側風對飛機最大的影響除了操穩，就是動力系統了。動力系統，包括發動機和APU，主要考慮兩方面影響，一是進氣畸變，另一個是排氣與引氣污染，由於發動機和APU原理類似，小編主要給大家說一說發動機的情況。

在正常情況下，發動機進氣方向正對進氣道，經進氣道「整理」為均勻氣流，進入發動機風扇。當側風較大時，進氣道附近形成亂流，不均勻的氣流會在風扇入口處形成局部失壓區，影響風扇性能。適航規章要求，飛機在正常運行期間，不能由於進氣畸變引起發動機失速、喘振或熄火等不利情況。

「發動機葉片高速旋轉，前方氣流對葉片有個吸力，而發動機噴嘴向後噴氣，對葉片有個推力，兩個作用合起來共同推動飛機向前運行。一旦進氣畸變引起葉片前方形成局部失壓區，就相當於這一部分的吸力減小或消失了，進入進氣道的流量減小，如果情況嚴重，就會造成發動機失速。這和飛機失速情況類似，一旦機翼上方空氣分離，機翼受到向上的吸力變小，飛機就容易失速。」上飛院動力燃油部華振介紹道。

「局部失速如果進一步蔓延，則有可能引起發動機喘振甚至停車。我們看得到的發動機風扇後面，還有好多組小葉片，風扇和小葉片的高速旋轉，使得空氣壓力不斷增加。高壓空氣進入發動機燃燒室，經燃燒成為高溫高壓氣體，推動渦輪運轉。一旦風扇局部失速，進入發動機內部的氣體流量不夠，不僅破壞燃燒室燃燒穩定，更造成渦輪溫度升高、氣流壅塞等問題，容易引起發動機喘振。」 華振說。

關於排氣引氣污染，上飛院動力燃油部王晗介紹說：「在飛機運營過程中，要保持客艙舒適氣壓，需要環控系統為客艙提供增壓空氣，而環控系統的引氣來源就是發動機（或者APU）。如果發動機（或者APU）排出的尾氣（含有一氧化碳等有害氣體）在側風影響下重新進入發動機（或者APU）進氣道，再通過環控系統進入客艙內部，就會造成客艙一氧化碳濃度超標。」

「冰島試飛整個過程中，我們嚴密監控發動機和APU各項性能參數，沒有發現參數異常，系統未出現失速、喘振、熄火等情況，客艙內部安裝的測量儀也顯示一氧化碳濃度在許可範圍內，證明我們的發動機和APU完全有能力抵禦這麼大的側風。」王晗說。

事實上，ARJ21飛機一直具備抗大側風的能力，只是此前在國內捕捉不到合適的氣象條件，沒有辦法向局方表明對適航條款的符合性。此次冰島試飛的平均風速，起飛階段達到38.4節，著陸階段達到35.2節，遠遠超過適航條款25節的要求，為放開ARJ21飛機在大側風氣象條件下的運營限制奠定了堅實基礎。

文 |黨委工作部 喻媛

圖 | 商飛新聞中心

編輯|黨委工作部 夏墨

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