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气候试验室:风雨雷电起檐下

来源:解放军报2023-01-13 10:07

图①:在飞机气候试验室进行严寒测试的客机。资料图片

图②:在麦金利气候试验室进行高寒测试的F-35战斗机。资料图片

  穿过热浪翻滚的荒漠,掠过雾气重重的海面,直冲“高处不胜寒”的云霄之外……现代战争中,战机看上去似乎无所不在。其实,战机都有自己的飞行“禁区”。这些“禁区”的划定,大多基于研制过程中进行的各种测试。

  众多测试中,飞机气候环境适应性试验是关键环节之一。该试验的主要目的,就是要确定被测试飞机在哪些气候环境下能够飞行,在各种极端气候条件下飞行阈值是多少。

  有数据表明,气候环境是导致飞机发生故障的主要原因,在各种故障原因中占比高达七成以上。因此,在飞机尤其是战机投产使用前,对其气候环境适应性进行“摸底”并在此基础上有针对性地对其“强能”,至关重要。

  为高效实施气候环境适应性试验(简称“气候试验”),不少国家建起了气候试验室,使一些本应在室外开展却又存在操作难度的试验项目,可以很逼真、较方便地在室内实施。今天,让我们走近这种被称作兵器极限性能考核“铁面考官”的气候试验室。

  室内环境,随意“变天”

  近年来,电视综艺节目中非常流行一种角色扮演真人秀,其节目特点是,参演嘉宾推门进入主题场景,各种意想不到的角色扮演“考验”就接踵而来。仅看这些节目的名字如《命悬一线》《挑战极限》,就可知其紧张刺激程度。

  对进入气候试验室的武器装备来说,也面临着种种“考验”。只不过,这种“考验”更加严苛,其目的不是为了彰显武器装备的优良性能,而是为了“褫其华衮,示人本相”,为今后改进和使用武器装备提供依据与参考。

  既然是气候试验室,自然位于室内。也正是因为空间相对密闭,才使得种种人造的风、雨、雷、电等更容易高密度地集中使用,高频率地用于综合检验。

  “变”出不同天气情况的,是气候试验室内安装的相关制冷、加热、风力、水汽等控制设施。这些设施,加上先进软件系统的“统筹”和各种传感器的辅助,共同组成了精准的环境模拟系统。

  飞机可以说是气候试验室的“常客”。

  因为,和其他武器装备相比,飞机的飞行环境变化更多。尤其是战机,需要在很多迥然不同的任务环境中快速“切换”角色。在极端环境中,由金属和各类复合材料构成的机体部件,可能出现膨胀、变形、断裂等情况,导致故障发生,危及飞行安全。这种情况下,充分了解飞机在不同极端天气中飞行可能发生的故障,以及故障发生的可能原因,就非常必要。要对相关情况了然于胸,就离不开飞机气候环境适应性试验。

  多年来,美国、俄罗斯、英国、瑞典、意大利、韩国等国,先后建起了本国的飞机气候试验室。

  不少国家如此重视飞机气候试验室的建设,缘于它有一系列突出优点,如试验不受季节、地区和时间限制,所用周期短、成本低,易于得到结果并可持续进行“阶梯性”验证等。

  更重要的一点是,它真正能根据试验需要快速、精准地“变天”。一些国家的气候试验室可以模拟出飞机飞行可能遇到的高温、低温、湿热、日照、雨淋、降雪、风沙、盐雾、油雾、雨雾、雷击等多种特殊环境,或者轮番上阵,或者“集束出动”,倒逼飞机呈现出最真实的性能,暴露深层次问题。

  不断拓能,“考生”不少

  鉴于飞机气候试验室所发挥的“试金石”作用明显,一些国家加大投入,不断拓展气候试验室的能力。

  这种能力上的拓展,一方面体现在飞机气候试验室数量的增长上,另一方面则体现在同一个试验室可模拟更多的天气环境。

  以美国的麦金利气候试验室为例,其包括的试验室达到了8个,不仅有“雨试验室”“风试验室”“沙漠试验室”“海洋试验室”等,后期还增加了“雷(电)试验室”,可模拟30多种有代表性的特殊气象。

  俄罗斯重启苏联时期建造的研究设施,用来模拟北极恶劣气候条件,研制适用于高寒环境的武器装备。之后,又为该试验室新添了模拟热带雨林和沙漠气候的舱室,使其功能进一步拓展。

  在测试项目上,一些测试内容也不断细化。以俄罗斯国家技术公司对PD-14发动机的测试为例,仅结冰测试一项,就区分元件结冰、进气道结冰、风扇和叶片结冰、发动机内部结晶等先后进行了多次针对性测试。

  为使气候试验室“提供”的环境更加逼真,一些国家在气候试验室建设选点时煞费苦心。瑞典把飞机气候试验室直接建在了北极圈内。得天独厚的自然条件,使该试验室不仅在低成本上占据优势,而且提供的高寒气候环境几乎是“原汁原味”。

  功能越来越强,内容越来越细,使各国飞机气候试验室能提供的气候环境更加逼真。这种变化,也吸引来了更多“考生”。

  除飞机外,一些国家在测试时也将机组人员一并送进气候试验室,对机组人员在严苛环境中的反应进行评估,并根据评估结果与所采集数据,对飞机可操纵性给出客观评价,对飞机改进和机组训练提出建设性意见。

  要风有风,要雨得雨。这种天气上的“便利”,也使气候试验室成为一些国家特种兵的训练场地。非洲沙漠、冰雪极地、高原低氧等多种气候环境都可“配给”,使特种兵“不出远门”就能进行一系列特殊环境下的适应性训练。

  近年来,其他武器装备如导弹等也纷纷走入这里,或经受“考验”,或接受“考核”。随着“考生”增多,飞机气候试验室越来越像一个全能“考官”。

  作用不小,并非万能

  战机在极端环境中完成任务能力是保证飞行安全的关键。

  在各国以往的相关试验中,气候试验室通过严苛测试条件发现了不少飞机气候环境适应性设计与工艺方面的缺陷。如在试验过程中,有的飞机温度过低时出现液压系统渗漏现象,有的飞机在高温情况下出现航空电子设备过热失灵或者刹车和轮胎过热等问题。如果没有气候试验室这个环节,相关飞机带着这些致命隐患列装服役,遇有极端气候环境,很可能会酿成重大事故。

  但是,飞机气候试验室并非万能。它也有短板与弊端。

  一是对一些机体过于庞大的飞机,空间既定且有限的飞机气候试验室就无能为力,只能望机兴叹。

  二是飞机气候试验室设置在室内,这一客观情况决定了绝大多数武器装备尤其是飞机只能以静态接受各种极端天气的“考验”。尽管部分武器装备接受测试时也可能处于启动状态,但车辆无法奔驰、飞机无法飞行,对判定装备真实性能的影响不可谓不大,这也是气候试验室难以改变的缺陷。

  三是飞机气候试验室的衡量尺度主要是恶劣气候环境,测试过程无法暴露与此变量没有因果关系的一些战机缺陷。

  四是飞机气候试验室毕竟是集温度控制、气流分配、隔热保温、环境模拟、系统控制于一体的复杂试验平台,它的造价与运行费用不低,无法实现“想用就用”。

  这也正是F-35B战斗机虽在麦金利气候试验室进行过6个月严格试验,服役后却仍然事故频出的原因所在。

  但不可否认,飞机气候试验室的确给飞机效能高效检测打开了一扇便捷之门。尤其是随着计算机仿真、智能算法等技术的应用,气候试验室的软硬件设施还将不断迭代升级。只有把这一环节与兵器研制的其他环节如外场自然气候试验、使用反馈查缺补漏等结合起来,才能让使用者更深入全面地了解掌握新武器装备,充分发挥其效用。

  供图:黄武星

[ 责编:丁玉冰 ]
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