2009年3月18日星期三

李中华详解亲身完成过的"眼镜蛇机动"动作

描述:起飞前李中华打出一切良好的手势 谭超 摄
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描述:苏-27战斗机倒飞 李中华 摄
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 来源:世界军事

 自从"眼镜蛇机动"1987年首度出现在苏联飞行试验中心上空,到现在已经过去了整整20年。在一次次的航展上,"眼镜蛇机动"吸引了无数人的目光。普通的观众需要的是惊险和刺激,而在飞行员眼中,"眼镜蛇机动"则有着更多的含义。李中华,作为中国完成此动作的第一人,他笔下的"眼镜蛇机动"将给读者完全不同的感受。

  "眼镜蛇机动"详解

  "眼镜蛇机动"是一种"过失速机动",即在大于失速迎角条件下进行的可控制的战斗机动飞行。然而,"眼镜蛇机动"并非任何飞机都能完成,在设计上,一架飞机若能完成"眼镜蛇机动"需具备3个特点:第一、要有很强的上仰操纵能力;第二、应克服迎角为30°-60°区间的不对称滚转和偏航力矩(对于战斗机来说,这是很容易被忽略的设计特点);第三、要有很强的下俯操纵能力。

  此外,即使是苏-27飞机也不是随时随地都能做出这种"空中杂技",因为它受高度、速度和飞机重心等条件制约。飞行员在开始机动前,应检查是否具备如下的进入条件:高度1000-11200米,速度310-420公里/小时,俯仰角22°-24°,发动机转速为53%-99%,剩余油量1220-4775公斤(目的是为了保持飞机重心在特定位置上)。如果超出了上面进入条件的限制,飞机难以很好地完成机动,并可能进入复杂的飞行状态,而超过飞机强度载荷限制和飞行员生理承受能力,都将影响飞行安全。

  在飞机符合上述条件后,飞行员还要关闭迎角限制器电门,断开电传操纵系统电门,使飞机的操纵系统处于直接连接模式。然后飞行员平衡好飞机,保持直线飞行,保持发动机工作状态不变。这时飞行员迅速将驾驶杆拉至后极限。拉杆的速度应尽可能快,从平衡位置拉至后极限位置的时间不应长于0.2-0.3秒。拉杆方向一定要正,否则飞机在机头抬起过程中将发生异常,导致方向偏离。拉杆后,应保持住杆的最后位置,这时飞机的法向过载、俯仰速率和迎角迅速增加,最大法向过载可达到4G,峰值俯仰速率约为60°/秒。在此过程中,苏-27机体振动非常大,飞行员只能通过观察机头与天地线关系的变化,来判断飞机的仰角和俯仰速度的变化,没有办法也来不及对飞机进行有效的操纵以控制飞机的仰角。但通过摸索可以发现,当飞机机头上仰到110°-120°,迎角为90°-95°时,飞行员身体有前倾的感觉,机体的振动也完全消失,而表速在时速300公里左右。这是机动动作的前半段。

  后半段时,飞机的机头将开始下坠,飞行员要推杆至中立位置。然而由于下坠过程中的陀螺力矩作用,机头往往要向右偏转。因此为了保持飞机的航向不变,飞行员就要发挥苏-27双发动机的特点,把右侧的发动机推到最大值,这样就可以利用双发推力差所形成的左偏力矩,消除这种右偏转。此外,如果发动机产生的偏转力矩不足,飞行员还要根据机头的偏转趋势,及时适量地蹬左舵。

  在机头下坠过程中,飞行员必须注意俯仰角速度的变化并用驾驶杆进行控制。如果俯仰角速度过大,则应向后拉杆。当飞机的俯仰角减小至20°-30°时,飞行员要迅速将电传操纵系统电门扳至工作状态,其目的是迅速减小飞机的俯仰角速度,避免飞机出现负迎角状态。随后,接通迎角限制器电门,调整发动机的工作状态,迅速增加飞机速度。整个动作持续时间仅为5秒。动作结束后,表速约为120-130公里/小时,飞行高度较初始状态略有上升,但变化不大。


描述:李中华与俄罗斯试飞英雄克沃切尔
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描述:李中华与俄罗斯试飞员学校校长康德拉钦科
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飞行感受汇总

  李中华通过实际飞行"眼镜蛇机动",总结出如下特点:(1)动作时间短,飞机在机动中的滞留时间为5-6秒。(2)该机动的最大仰角不取决于飞机速度、高度及发动机的工作状态,而是受初始的俯仰角影响较大。(3)进入该机动的表速越大,达到最大俯仰角的时间越小,飞机减速更加急。(4)进入机动的初始高度,对机动过程中的飞机动态影响较大,随着高度的降低,速度损失明显增加。(5)当进入机动时,发动机工作状态若为"最大",飞机在机动后将有很大的速度损失。从大迎角状态退出时也有着很大的延迟。因此进入机动前最好将发动机状态固定在发动机转速为85%左右的节油工作状态上。(6)飞机在拉杆后向上跃起时,伴有较剧烈的抖动和横侧晃动,飞行员身体感觉明显,待抖动和晃动消失时,飞机的俯仰角即接近最大。根据苏-27飞机过失速机动试飞结果和飞行经验,在进行"眼镜蛇机动"时应特别注意以下事项:

  首先,为使飞机能从大迎角中改出,飞行员需要熟悉并了解在大迎角时,电传操纵系统的操作方法。

  其次,必须了解苏-27飞机的失速类型和尾旋特性。因为飞机失速有较剧烈的特点,尤其是在较大迎角(45°-50°) 时。另一方面,苏-27的失速又具有"不稳定"性,这种不稳定性取决于运动的过程,当飞机以比较大的迎角变化率进入大迎角状态时,飞机改出不会发生尾旋运动。相反迎角的变化率比较小时,飞机改出出现失速或者进入尾旋的情况增多。也就是说,只要在机动的前半段掌握好迎角的变化率,飞机状态变化才会稳定。再次,机动的后半段,借助于平尾减小迎角十分重要。减小飞机迎角过慢,会使飞机的速度损失较大,增大失速的概率,而减小迎角过快又容易导致飞机进入负迎角状态。所以当飞机的仰角减小到20°-30°时,必须把电传操纵系统接通到"电传"的工作状态,以防止飞机进入更复杂的情况。

  最后,飞行高度对该机动有较大的影响。高度较高时,操纵起来较容易;在低高度上,状态变化剧烈,操纵难度也加大。需指出的是,在航展上表演"眼镜蛇机动"的苏-27,为了便于观众欣赏,进入高度都较低,但表演用飞机的机首已经过专门修改,气动特性更为完善,稳定性也更好。若使用部队列装的战机做该动作,要留有一定的高度。

  "眼镜蛇"意味着什么

  "眼镜蛇机动"同"尾冲"和"赫伯斯特"机动一样,都是典型的快速机动动作。战机在空中可以很容易地改变飞机位置和姿态,实现快速机头指向,大大提高战斗效果。再辅之以先进的空空导弹,"眼镜蛇机动"在近距空战中不但可以作为进攻的战术手段,也可以作为有效防御的战术手段。最典型是,当我机在蛇形转弯或盘旋等机动过程中发现后方距离较近的敌机时,适时使用"眼镜蛇机动"快速减速,可使敌机"冲到"前方,使我机处于有利的攻击位置。此外,利用过失速机动动作,可为飞行员提供更多的发射导弹的机会。然而,"眼镜蛇机动"并不是万能的,过失速机动的有效性在很大程度上取决于空战的情景,即取决于敌机的相对位置,飞行速度以及武器系统的能力。当我机受到敌机导弹攻击时,使用过失速机动动作,只能减小遭受攻击的可能性。毕竟导弹的机动能力更强,特别是具有推力矢量装置的导弹。

  对于飞行员,特别是试飞员来说,"眼镜蛇机动"最重要的意义在于:它并不是由技术人员设计和预先计算出来的。当初苏-27的总设计师也没有料到飞机有能力做出这个动作,而是在进行苏-27大迎角试飞过程中,试飞员沃尔科和试飞工程师共同研究发现的。苏-27在大迎角条件下,具有很大的俯仰角速度和良好的操纵性、稳定性。于是试飞员在失速、尾旋模拟器上,逐渐摸索开发出了这一震惊世界的动作。这一动作的产生,显示了飞行试验的重要性,也反映了试飞员参与设计、分析、开发的重要性和在科研试飞中的作用。试飞员的任务并不仅仅是发现问题、完成定型,还要竭尽全力充分挖掘飞机潜力,尽可能发挥飞机的战术性能,才能促进部队作战手段的提高,从而在现代战场上扬长避短、克敌制胜。

(《世界军事》/李中华)

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