民机试飞的现状与未来

民机试飞的现状与未来作者：王伟肖刚由立岩来源：《大飞机》2016年第05期飞行试验是在真实飞行条件下进行的科学实验活动，是航空产品设计研制工作的重要组成部分，和设计、制造并列为航空工业的三大支柱，是整个产业链的重要一环，对航空工业及国民经济相关行业的发展起着支撑和引领作用。

现代飞机的飞行试验特点可以概括为“一全、二高、三性”。

“一全”是指飞行试验贯穿于航空产品从“概念”到“使用”的全寿命周期；“二高”是指高风险、高投入；“三性”是指探索性、复杂性和技术密集性。

现代飞机飞行试验是一项高度复杂的、技术密集性强的大系统工程。

国外先进理念由于飞行试验的重要性和现代飞机飞行试验的特点，世界各航空强国对飞行试验及其专业技术非常重视，投入大量人力、物力和财力从事飞行试验行业和专业技术开发工作。

从20世纪90 年代以来，特别是本世纪初以来，美国、西欧在现代飞机特别是民用现代飞机飞行试验行业和专业技术发展方面的理念发生了很大的变化：首先，联合/综合试飞成为现代飞机飞行试验的基本方针。

联合试飞是一种建构在高层次试飞组织管理上的试飞体系或试飞模式，要求站在国家航空产业发展的高度，在构建试飞场地和设施以及试飞组织方面形成一个战略统筹规划。

综合试飞是针对一个新型号或一个重大项目的试飞管理和试飞方法，使试飞数据信息共享，发挥试飞结果的最大效益。

其次，已基本实现现代飞机飞行试验的转型升级。

经过二十多年的快速发展，美国、西欧均已在试飞理念、试飞模式、试飞管控和试飞协同等方面基本实现现代飞机飞行试验的转型升级：试飞理念由飞机指标验证向飞机能力验证转变；试飞模式由“飞行→排故→飞行”向“预测→飞行→比较”转变；试飞工程管理由基于文件向基于模型转变；试飞协同由传统方式向基于数字化平台转变。

第三，数字化、信息网络化试飞技术成为飞行试验转型升级的关键技术。

飞机数字化飞行试验是指以网络为平台，以数据库为基础，以采用计算机软、硬件为基本技术和空-地一体化试飞验证为核心技术所进行的飞行试验。

数字化试飞的内涵和特点决定了数字化试飞完全能实现飞行试验的转型升级。

可以说，传统试飞的转型升级本质上就是实现全方位数字化试飞。

第四，虚拟试飞和仿真验证技术在飞行试验中发挥着越来越大的作用。

现代计算机技术的快速发展为仿真技术在高科技领域的应用打下了强大基础。

目前，航空产品在研制过程中已广泛采用建模与仿真方法进行飞机及子系统的设计和分析。

同时，飞机子系统研制过程中正在逐步开展虚拟试验验证方法，并有推广至开展整机虚拟试飞的趋势。

国内发展现状我国航空工业经过几十年的建设和发展，基本建成了以中国飞行试验研究院（下称“试飞院”）为主体的现代军用飞机试飞体系。

民机试飞与军机试飞相比，侧重于验证飞机的安全性和可靠性，对申请方、审查方以及包括试飞基础设施、保障条件、试飞工程、测试技术、项目管理与规划等都有严格的要求和标准。

此外，民用飞机客观上不允许试飞周期太长，若试飞任务不能按照预定计划完成，则会直接影响飞机的适航取证和交付进度，给制造商和航空公司造成不同程度的经济损失。

我国民用飞机飞行试验开展较晚，仅进行过Y7、Y8、Y10、新舟系列、ARJ21等少数型号飞机的飞行试验工作，在适航管理标准、试飞安全理念以及技术应用上与国外相比存在较大差距。

ARJ21是我国第一次严格按照CCAR-25部对飞机进行全面、系统的适航取证试飞，也是第一次在中国民用航空局（CAAC）的审查下和美国联邦航空局（FAA）的“影子审查”下全面开展适航验证工作，经过长达11年又3个月的适航审查、超过6年的试验试飞，于2014年12月30日获得中国首张自主研制喷气式客机型号合格证。

ARJ21-700自从2009年开始进入适航取证试飞阶段，参与适航取证试飞的4架ARJ21-700客机累计飞行2105架次、4068小时23分钟，突破了100多项技术难关，解决制约适航的技术难题130多个。

这些数字背后，是为填补中国在商用飞机研制领域的技术空白而经受的挫折与挑战，反映了我国民机试飞取证之难。

目前存在的问题综观我国民机试飞发展历程可以发现，我国在相关领域经验还比较缺乏，技术力量较弱，主要存在如下问题：一、民机试飞适航验证技术不足。

我国民机试飞起步较晚，对于民机适航验证技术和适航管理的研究工作刚刚开始，民机试飞的相关管理条例及程序还在完善中，适航理念在试飞工作的各个环节还未得到很好体现。

一方面，在试飞过程中，申请人和审定方对适航条款理解不深，往往需要花费大量的时间在适航验证技术和适航管理问题上进行沟通、协调。

另一方面，即使申请人提供了详尽的飞机试飞数据和分析结果，似乎仍然不足以令国际试飞审定机构信服，因此往往需要采取更严格的试飞方法，试飞方法的严格意味着对试飞风险评估能力的要求增强。

二、探索性和原理性试飞不够。

我国对航空科学技术研究和新技术演示验证的投入与国外差距明显，新概念、新理论、新方法的探索性和原理性试飞不够。

再加上缺少必要的研究类试验机，致使预先研究技术储备不足，研究成果向工程化转化程度不高，尤其对型号涉及的关键技术不能事先得到验证，从而导致型号研制风险加大，研制周期延长。

三、民机试飞体系不健全。

对比国际主流试飞机构，我国尚没有形成有效的“仿真-预测-飞行试验”空地一体化试飞技术体系，难以适应和发挥数字化虚拟试飞补充支持真实试飞的作用。

其次，民机试飞相关的试验依据、试验规范仍需修订和完善，对规范条款时有裁剪，个别情况存在遗留项目；设计、制造、飞行试验一体化的联合试飞原则贯彻不充分，使试飞可预见性降低，风险增大。

四、试飞员专业化素质有待提高。

整体而言，我国试飞员队伍与西方发达国家之间存在一定差距，主要表现在专业理论水平不高、综合分析能力不强、主动参与飞机设计的能力不足、缺乏紧跟前沿的创新理念等。

目前，我国还没有设立高级试飞员专业培训机构，试飞员缺乏必要的国际交流。

飞行试验新技术目前，国内外各航空大国都在进行飞行试验新技术的探索。

这些新探索主要包括以下几个方面：空中试验验证技术。

空中试验验证技术是提高新技术成熟度并引领航空科技发展的现代试飞技术，也是培养试飞员、锻炼其各项素质的关键手段。

空中试验验证平台还能在首飞前发现一些地面仿真平台无法发现的异常情况，降低试飞风险。

美国等航空强国的型号研制之所以比其他国家速度快、效率高，其中一个重要原因就是它们拥有各种先进航空技术研究试验机。

在设计之前，通过在专用研究试验机上进行设计指标的验证试飞已成为新型飞机设计与研制的必由之路，也成为飞行试验技术发展的一大趋势。

空地一体化试飞技术。

空地一体化虚拟试飞技术是当前国际一流试飞机构降低任务执行风险、保障试飞安全的前沿技术，服务于试飞任务执行的全过程，利用空地遥测数据链路将空中飞机的实时响应与地面虚拟试飞结果进行同步对比监控，以提高试飞质量、保障试飞安全。

NASA Langley研究中心开发的AirSTAR实验平台，可在“移动式”空地一体试飞监控车上验证无法在全尺寸飞机上实施的高风险试飞技术。

设计制造试飞一体化。

航空器设计、制造和飞行试验研究是航空器发展的三大支柱。

飞行试验研究贯穿于航空基础研究、型号研制和型号发展的全过程。

航空技术装备的研制是一个系统工程，飞机设计、制造和试飞是这个大工程中的重要组成环节。

从飞机概念设计开始就要考虑概念试飞验证的问题，研制和制造阶段需要有飞行试验人员参与，以便在设计时考虑测试设备改装空间预留等问题。

制造时则需要把后面测试中的数据总线、电缆、测试装置安装到位，实现总装和飞行试验改装一体化，向一体化试验与多方联合试飞的方向发展。

虚拟试飞与无人机试飞技术。

降低型号试飞成本，加快试飞进度是各大民机制造商一直在探究的问题。

随着航空技术的发展，虚拟试飞与无人机试飞技术为试飞工作的快速开展提供了新途径。

可以预见，随着地面飞行模拟技术的发展，大量的试飞工作可以由地面模拟代替，从而大大降低真机试飞的时间与资源需求。

此外，无人机技术的发展也使得部分高风险科目可以由无人机试飞完成，以避免试飞人员面临危险。

发展建议我们应借鉴西方发达国家的成功经验，结合我国的实际，进一步明确飞行试验在飞机研制链中的地位和作用，设立强有力的试飞管理机构，制定我国飞行试验发展战略和实施规划，形成国家级试飞法规，规范全国飞行试验的内容、责任、分工和协作管理。

明确试飞工作在整个飞行器研制过程中的重要地位。

促进试飞员尽早、全面介入飞机设计、研制、试飞的全过程，以修正或弥补飞机设计缺陷。

试飞员早期介入设计，不仅可以使飞机设计更合理、更人性化和便于操作，而且可以有效避免以往在定型试飞阶段还在不断更改设计缺陷的现象。

建议有关部门和单位要尽快制定新形势下适合我国国情的试飞法规和制度，并以此作为指导试飞工作的基本依据。

现阶段，我国航空装备发展建设任务繁重，无论是航空工业部门还是试飞单位，都迫切需要有统一的试飞组织机构来负责统筹计划、协调沟通、组织实施。

同时，鉴于试飞的高风险性，应建立与完善试飞工作组织实施细则，确定相应的行业规范体系，明确任务分工与责任划分，使整个试飞工作的组织、实施与空情处理有法可依、有序发展。

应加大在飞行试验方面的投人，尽快弥补我国试飞能力的不足。

在基础设施方面，要建立支持试飞的地面综合实验室和空中试验平台，建立支持研究类试验和试飞技术发展的各种专业实验室，建立必要的建模、仿真技术和虚拟试飞技术平台，充分发挥各类实验室、技术平台、数字化虚拟技术的作用，实现空地一体化飞行试验，最大限度地节约飞行试验成本。

加大预研方面的投入，重点是要投入一定数量的试验机，超前进行航空新技术预研。

与此同时，充分利用各类实验室及技术平台，积极开展试飞领域的探索性研究，从根本上提高我国航空领域的预研能力和技术储备能力。

进一步明确试飞员队伍在试飞工作中的重要地位。

建立试飞员、指挥员定期培训考评制度。

在职试飞员的培训重点应该放在提高素质的层次上，而不是基础培训或低层次循环。

培训内容应集中在学习国际先进前沿理论、试飞理念、设计思想、试飞方法、试飞经验等方面。

国内培训应建立相应的考评制度，考评结果与职务晋升、晋级、晋衔挂钩。

国外培训也要定期分批进行，通过与国外试飞员培训机构建立良好的合作关系，为试飞员提供不断成长的机会。

（本组封面文章得到了中国商飞试飞中心的大力支持）。