飛機隨時可能「空中解體？"跳舞」就解決了

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在世界航空工業領域

顫振、失速尾旋和空中停車

被公認為「三大Ⅰ類風險試飛科目」

從飛機研製和飛行試驗角度

顫振是對飛機最大的挑戰

因為飛機一旦在空中發生顫振

會在幾秒甚至更短的時間內解體

飛行員幾乎沒有處置時間

逃脫概率基本為零。

究竟何為飛機顫振？

從字面可以「窺見一斑」：飛機在一定因素的影響下，機體或部件像跳「勁舞」一樣劇烈擺動，當劇烈擺動到一定程度，這些剛性的機體或部件「齊岔」斷裂甚至「四散」爆裂。

資料圖：米格-17

資料顯示，上世紀40年代末，國際上在突破聲速的試飛中，就發生了多起因顫振導致的飛機解體事故，直接造成蘇聯米格-17殲擊機第一架樣機墜毀，法國的「神秘」式殲擊機空中解體，美國「天光」式飛機失事。

資料圖：美國空軍F-15攻擊鷹戰機

即使是非常成熟的飛機，也依然會有這樣的危險，2007年11月5日，美國空軍一架F-15戰機在本土訓練時突然空中解體，美國空軍因此停飛676架同型號戰機，這也是美國空軍今年來遭遇的罕見戰機集體停飛事件，在事後公布的官方視頻中可以看到，在這架F-15即將完成訓練返回時，突然機頭似乎抖動了一下，機殼出現裂縫，很快，由於速度太快，戰機機體與空氣摩擦力過大，裂紋開始在機體上延伸，機頭突然與機體斷裂，在空中胡亂翻滾，碎片在空中四散飄落，所幸座艙內的飛行員反應迅速，感覺到異樣後便立即彈射出駕駛艙，最後他肩部骨折，一條手臂折斷，身上多處割傷和撞傷，保住了性命。根據統計數據，美國在超音速飛機顫振和操穩試飛中，就摔掉了56架飛機，犧牲了72名優秀飛行員。

說到這裡

大喵相信肯定有人問

什麼是顫振試飛呢？

顫振試飛：又叫顫振氣動伺服彈性試飛，顫振是飛機結構最危險的振動形式，它是由空氣動力、彈性恢復力和慣性力三者耦合作用下產生的一種振動形式，是飛行器飛行中發生事故較多並且常常造成災難性後果的一種氣動彈性現象。氣動伺服彈性，顧名思義，就是在飛機飛行中考慮到飛行控制系統的耦合效應。顫振氣動伺服彈性試飛技術包括激勵技術、飛行技術、測試技術和數據處理技術等。

顫振這麼危險

我們如何在飛行試驗中消除顫振呢？

在Ⅰ類風險科目中，顫振是唯一不能人為控制的情況（失速和空中停車可以通過飛行員的操縱進行改出和重新啟動），只能通過恰當的結構設計來防止。顫振飛行試驗是顫振研究的最終環節，它使用真實的飛機在真實的條件下進行試驗，效果是最直觀和真實的。所以也是驗證新機顫振安全性必不可少、最有說服力的關鍵環節。進行顫振試飛時，試驗機其實是在「亞臨界」狀態下進行的，試飛員在空中通過既定的激勵方法和程序，誘發飛機產生「顫振」，從而達到試驗的目的。顫振試飛既是對飛機結構和強度的考驗，更是對顫振的認知程度、試飛方法的科學性以及試飛員心理素質的綜合考驗，其過程充滿了未知和風險。

以下以ARJ21-700飛機為例

說明顫振試飛的難點與攻關歷程

資料圖：ARJ21-700

ARJ21-700飛機是我國首架具有自主知識產權的新型渦扇支線客機。2011年3月至8月，ARJ21飛機在航空工業試飛中心進行了顫振試飛，是試飛中心顫振試飛領域的代表性成果之一。這也標誌著我國完全依靠自己的力量完成了高難風險的民用噴氣式支線客機顫振試飛科目。由於新支線不能在平飛狀態下達到最大M（馬赫）數，必須要通過俯衝，進行多次俯衝才能獲得邊界數據，這無疑增加了試飛的風險性。完成顫振試飛對試飛員的技術水平也有很高的要求，試飛員控制飛行的M數要嚴格達到±0.005的誤差標準，否則在現場進行目擊的局方代表就會認為試飛無效。這種控制需要多麼精準的操作很難量化，試飛員手指關節間的微小變化甚至會直接影響到試飛效果。為保證試飛安全，試飛包線從0.78M逐漸向0.8M逼近，試飛員操縱舵面分別對飛機副翼、方向舵、平尾進行了激勵。最終，飛機最大飛行M數達到0.904，在良好狀態下擴展了新支線的飛行包線。

資料圖：ARJ21-700

新支線顫振試飛共進行6架次研製試飛，19架次局方代表目擊的驗證試飛，分別在3500米、6400米、8000米、10000米4個高度的37個顫振試驗點上進行了試飛，最大俯衝飛行M數達到0.889，瞬間最大飛行M數達到0.904，試飛識別模態達到19種，而一般新機試飛通常只有1至2種。試飛結果表明：ARJ21飛機在各個顫振試驗點上飛行平穩，響應正常，未出現顫振不穩定現象，與顫振理論分析結果一致，試飛取得圓滿成功。

航空工業試飛中心經過多年顫振試驗研究發展，已形成嚴格的安全監控措施和合理有效的飛行監控體系，為進行相關飛行試驗打下了良好的基礎。目前，試飛中心在顫振激勵技術領域取得了重大進展，成功解決了大中型飛機顫振激勵技術難題，突破了技術瓶頸，使我國成為除美、俄、英、法等國外，能夠獨立開展大中型飛機顫振試飛的國家。

編 輯：沈 璐

排 版：韓宛潔

李美靜

監 制：王 蘭

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