杂志汇航空知识

邓：全球范围内，每年都因撞鸟造成航空事故，其损失达几十亿美元。鸟撞到飞行中的发动机之后，可能导致发动机的喘振、熄火或者停车，也可能会造成发动机的叶片损伤，击穿发动机机匣，从而对整个飞机的机身造成危险，严重的甚至会造成机毁人亡的惨剧。

例如，美国空军的一架电子侦察机在执行飞行任务时与飞鸟相撞，24名空勤人员全部丧生。埃及空军一架米-8直升机起飞离地10多米后，发动机吸入大鸟，造成空中停车，包括该国国防部长在内的8名将军和3名随员全部遇难。据美国空军的统计报告。美国每年有3 000多起鸟类撞击事件，造成5 000万美元的损失。我国地理环境复杂，特别是沿海地区，非常适合鸟类繁衍生息，飞机撞鸟的问题也非常突出。近些年来，因为撞鸟事件损坏发动机几十台，造成严重事故多起。

因此，对发动机进行整机吞鸟试验，能够考核发动机在吞入不同鸟体后发动机的结构、性能是否完好，防止对飞行安全产生致命的影响。这也是世界通用的发动机设计定型的关键环节。

记：吞鸟试验具体包括哪些内容？国内外的技术手段有哪些？

邓：吞鸟试验是发动机环境试验的一部分。根据发动机的结构特征，实验利用了不同重量和数量的鸟。这些鸟一般分为大鸟（500克以上）、中鸟（280克）、小鸟（50克）三个级别。将鸟体宰杀后，利用炮管将其射入高速运转的发动机，通过鸟的重量、数量和速度的不同，测试发动机整机结构强度和安全性能。

西方国家从上世纪60 年代已经开展鸟撞发动机的相关研究，至今已对发动机吞鸟试验有着明确的规定，将其纳入发动机定型取证的必要环节。我们所熟知的罗·罗、礼炮、通用和普·惠等国际发动机公司在其发动机定型试验中，都进行过吞鸟试验。

目前美、英、法、俄等世界上发动机设计水平先进的国家，通常采用单管炮或多管炮进吞鸟试验。试验均是在发动机露天试车台上进行，使用高速相机记录撞击瞬间，并进行必要的台架防护。这些硬件设备，也是我们的试验所必需的。

我国由于受客观条件限制，仅在1980年12月在试飞院一台涡喷发动机上开展过摸索试验。试验结果是，发动机压气机一级转子叶片中有两片从根部脱落，造成二次损伤，击穿机匣，部分碎片由机匣裂口处飞出。那次试验为此次试验积累了大量资料。目前，国内如沈阳发动机设计研究所，也在利用类似地面设备开展发动机叶片等零部件的强度研究，也提供了相关技术借鉴。

记：您能为我们简述一下此次试验的过程吗？

邓：要说试验就不得不说我们航空人的“航空梦”。至今，试飞院鉴定了我国60多种新型飞机、直升机，40多种发动机和1 500多种机载武器设备，为强我国防、壮我军威铸就了一道看得见的“蓝天长城”。由于我国航空工业起步较世界发达国家晚，让新飞机装上强有力的“中国心”就成了几代航空试飞人的夙愿。“航空报国”的梦想，是督促着我们科研人员不断钻研的动力。现在，我们已经掌握了丰富的发动机试飞技术。

试飞院领导高度重视这次试验，让我担当试验总指挥。整机飞行实验研究技术室主任魏海涛为试验组长，由王欢、刘涛、杨晓、马昌、杨建虎、雷利、钟晓媚、李瑜、张武忠、宋江涛、胡国庆等一批生于60、70、80年代的发动机所骨干人员共同组成项目团队。每个人严阵以待。

2013年9月，上级组织相关设计单位，顺利通过试飞院发动机所编写的“某型发动机设备研制方案”的评审。新的战斗开始全面打响。经过多方准备，我们克服了国外技术封锁等种种困难，自主攻克多项技术难点，开展了多种试验设备的调试试验。

2014年5月29日，经过通宵准备，各种试验硬件准备到位。为避免意外发生，王欢一个人坚守在工作现场。30日6点，所有参试人员准时到场。陈怦副院长陪同16个单位的40多名代表到场监督。上电，灯光，对焦，4台高速相机迅速调整到位，联动触发调试完毕，3只重量分别约为50克的小鸡装入炮膛之中。试验操纵员杨晓按时启动发动机，轰鸣声随之响起。气炮操纵员王欢迅速完成气炮充气，发动机进入试验状态点。所有工作人员对试验设备进行了最后的确认，返回操纵间。砰地一声，3只小鸟射向了发动机，杨晓手抓油门，目视参数界面，随时准备应急处理。1、2、3……记录员钟晓媚一秒一秒数着，15秒过去了，发动机工作无异常，收油门，正常停车。我们都舒了一口气，暗自放下心来。随后大家马不停蹄，展开了数据分析，第一次吞鸟试验顺利完成。

在完成不同状态下吞小鸟试验后，发动机返厂检修，课题人员严格按照工作流程，做好各项准备工作，静待成功的时刻，一切水到渠成。

2014年10月18日完成前期发动机开车检查后，课题人员顺利启动试验第二阶段内容——吞中鸟试验。发动机着陆状态下，进行了单只中鸟打叶尖试验。检测结论显示，发动机无明显变化，各项性能指标超过试验大纲要求。19日开展了发动机中间状态下单只中鸟打叶尖试验，叶片存在损伤，但未造成发动机停车，符合试验大纲要求。现场迅速响起一阵热烈的掌声。

至此，我国首次发动机整机吞鸟试验按照合同项目圆满完成。

邓：在露天试车台上用单管、双管炮进行吞鸟试验，使用高速相机记录撞击瞬间过程，进行必要的台架防护试验，是国际通行的试验步骤。在国内经验缺乏、国外技术封锁的情况下，我们只能自主试验。

试验组长魏海涛带领王欢、刘涛等技术人员经过几个月的反复摸索，成功研制了专用抛鸟用气炮、专用的弹壳、集壳器、鸟速测量装置、靶板组件、专用进气道及防护装置等试验必需的硬件设备，填补了相关技术空白。

专用抛鸟气炮为本次试验的关键。设计之初，我们就确定其轻便、可调节、充气时间短、可用于多种发动机试验的总体目标。王欢作为气炮负责人，大胆研究，经过半年时间反复试验，提出气炮阀门的开启采用电磁阀结合活塞的形式，保证了阀门在1～2分钟内就能迅速开启，保障了开启的速度和稳定性。经过多次试验，他们确定采用由多段独立焊接架体，做到了炮体一次成型。较之国内已有气炮，新气炮气室容积小，充放气快，打击自由度可调节，可用于多型发动机试验。

试验用弹壳不得进入发动机内，是试验的基本要求之一。为了保证鸟体之外的其他杂物不能进入发动机，从2013年10月开始，我们就对所需弹壳进行了设计、试验。弹壳进行了8次改进，试验次数达到50多次的，可靠性设计试验历时了4个月。第一次试验，所用弹壳为全钢，试验后弹壳破损变形严重；第二次试验中间加波纹管，结果是弹壳碎裂并飞了出去；第三次试验，对弹壳底部进行了改进，头部直接依靠波纹管支撑，弹壳仍有碎裂现象……我们的课题人员没有气馁，一次次调试。第八次试验时，我们在靶板上布置了黑纸，两门炮同时开启。试验后经强光照射，我们发现黑纸上无透光点，这表明弹壳无异物飞出。最终射弹初速达到150米/秒时，弹壳都没有裂损。有关技术目前处于国内先进水平。

在完成核心试验设备研制同时，击打准确度和规定速度仍然是试验的两个关键难点。自2013年11月发动机及相关试验设备到位后我们就展开了调试和防护等试验准备工作。经过近50次试验，我们利用目测三点法、激光对准法，成功让鸟体实际撞击部位与设定点的偏差小于30毫米；在对比了雷达、光幕靶、天幕靶、金属丝通断、高速相机等测速方法后，确定使用高速相机进行试验测速，在撞击点和气炮口布置标准刻度尺，用数学方法多次校准，实现测速误差小于0.01%，成功解决了试验中的两个“拦路虎”。

在试验任务顺利推进的过程中，我们形成一套完整的发动机吞鸟试验流程和作业规范；完善了试飞大纲、试飞验证方案、试飞现场管理规定、试飞应急预案等一系列相关文件；明确了发动机性能、设备校准等前期调试试验；规范了试验现场气炮、灯光、摄像、测速等试验设备仪器的安装布置方法，及现场布置调整流程；建立了试验现场管理规定、试验安全措施等。一系列的工作内容从无到有，科学严谨，为以后其他型号的试验奠定了基础，形成一整套的试验方法和流程，也为我国形成新的相关试验规范提供了详实的依据。

世界航空工业的竞争中，航空发动机是核心装备，其性能直接决定着竞争者实力的高低。因此，如何不断提高航空发动机的各项性能，是研究者追求的永恒目标。此次试验的成功，为保障“中国心”的高可靠性奠定了扎实的基础，也意味着“中国心”的性能正在逐渐与国际同类先进发动机比肩。

责任编辑：吴佩新