1月31日,在我國的“北極村”漠河,一架大型民用直升機成功試飛。直升機起飛不稀罕,稀奇的是,這架直升機正是我國完全自主研製的AC313A。
為什麼直升機要在那麼冷的環境中試飛?國產AC313A直升機真能克服這麼極端的氣候條件嗎?
剛剛克服“高寒反應”
在寒冷的環境中飛行,是檢驗直升機能否滿足需求的最直接方式。這既可以檢驗飛機在低溫環境下各系統的效能和工作狀態,又能發現直升機需要改進的地方,為下一步整體效能的最佳化,提供重要資料和參考。
漠河地區的氣溫最低可以達到零下40℃左右,對於直升機的高寒效能檢驗是很適合的。
據瞭解,AC313A是在去年12月抵達漠河的,1個月的時間裡,已經完成了20多個小時的試飛專案。極寒條件下的飛行速度,飛行系統低溫啟動測試,飛機最大的起降重量等方面,都做了測試和驗證。
在該飛機的副總設計師王智看來,未來直升機要滿足在極端氣候條件的使用需求,因此現在進行各項效能的測試就是非常有必要的。
形象一點說,這就是直升機適應飛行環境的一場考試。而在此之前,AC313A也進行了多次高海拔地區的飛行測試。
如何克服“高原反應”
AC313A的高原試飛,從2023年9月就開始了。試飛制定了三個基本原則:先易後難、先低後高、先輕後重。
率先試飛的機場是黃果樹機場,這裡的海拔高度為1600米。10月份,試飛地點又轉移到瀘沽湖機場,這裡的海拔高度上升到了3300米。此後,試飛區域又到了海拔4400米以上的稻城亞丁機場。
隨著海拔的不斷抬升,直升機的各項系統將面臨高海拔空域的大考。
單次試飛中,一次飛行時間超過9小時,飛行距離超過1400公里。之後隨著高度的不斷抬升,飛機的各項系統都穩定工作。在測試中,飛機最大的抗側風能力可以達到83公里/時。
除了海拔高度外,整個試飛期間,飛機的全重量起吊,懸停效能,滑油系統懸停冷卻,發動機功能檢查,發動機地面試驗等各個方面都經過了考驗。發動機的啟動成功率達到了百分之百。
有些人可能覺得,直升機的飛行高度沒啥差別,畢竟民航客機的飛行高度都達到萬米以上了,不是也能正常執行嘛。
可實際上,直升機的飛行機制和客機的飛行機制不同,挑戰更高的飛行空域,始終是直升機製造領域的一大難點。
怎樣讓直升機飛上青藏高原
我國直升機的整體研製,70多年來是從無到有,從零一點點起步的。雖說在此前,我國自行研製的直升機,消化吸收並開創出了更多的型號,但直到20世紀末,我們自己生產的直升機,還沒有飛上過青藏高原。
所以在全世界的直升機製造技術中,能否飛到高海拔地區,就是檢驗該款直升機效能是否優越的主要指標。
高海拔地區直升機難以飛行,這跟直升機的飛行機制有關。相比於噴氣式飛機,直升機飛昇的原理,來自螺旋槳轉動所產生的功率。螺旋槳執行的功率越大,其產生的浮力和上升的動力也就越大。
而從飛行環境看,空氣密度的稀薄,將直接影響螺旋槳的功率輸出。高海拔地區空氣稀薄,螺旋槳產生的功率變小,發動機整體的功率也降低了。
這樣一來,飛機整體飛不高,飛行的距離相比低海拔地區也會縮短。更為重要的是,飛機的載重量也會減少。
2008年汶川地震時,參與救災的直升機有154架,其中國產的直升機只有14架。因為,那時候我們還沒有能飛上高海拔地區的直升機。
一方面是我國的技術不行,另一方面又是國內超過25%的領土又是高海拔地區。西部很多地區海拔都在3000米以上,青藏高原的海拔高度更是超過了4000米。
所以,無論是技術還是實際需求,我們都不可能一直受制於人,必須得自行研製。
上面提到,AC313A是升級版,因為在此之前,還有一款型號是AC313。上一款直升機,還在2010年時就突破了飛行高度。
當年的試飛中,AC313率先飛過了4767米的崑崙山口,而後又飛過了5231米的唐古拉山口。接著,高度又提升到了5400米以上。
2011年9月,AC313的飛行高度突破了8000米,這一記錄創造了國產直升機的最高升限。
隨後在2012年,經過了各項試飛後的AC313拿到了適航證和生產許可證。從2013年開始,AC313開始批次生產並正式投入了使用中。
雖說直升機的飛行高度在十幾年前就突破了,但是從實用的角度看,直升機光飛得高還不夠,還必須要滿足多種飛行需求。
正是在這一背景下,從2017年開始,升級版AC313A的研製就開始了。
徐朝梁,AC313型號直升機的總設計師,在升級版的設計研製中,新型號高寒環境的適應能力,機動靈活性,可靠性以及載荷能力,都得到了大幅度的提升。
在一系列的技術升級和創新中,傳動系統的功率得到了大幅的提升。此外,相比於上一個型號,發動機的各項效能更先進。
與此同時,飛機整體的操縱、飛控、航電和機電系統也都做了升級。最後,飛機上還增加安裝了健康監測系統,以及旋翼防除冰機載裝置。
整體來看,升級後的AC313A,相比於上一個版本,整體適應高寒高海拔的能力都得到了最大化提升。
那麼,下一步透過試飛並取得適航證後,AC313A將會應用到哪些領域呢?
救援救災巡邏忙
相比於噴氣式飛機,直升機最大的特點是不需要跑道和機場,只要有空地,它就能輕鬆完成起降,所以相比於噴氣式飛機,它能更靈活的適應多種起降環境。
正因為這一點,除了軍用領域的直升機外,民用領域的直升機,主要運用於各種救災和救援。比如2013年正式投入使用的AC313,截止到目前,已經進行過海上巡邏執法、森林空中滅火等任務了。
升級版的AC313A,未來它的應用場景,也將集中在應急救援、空中執法巡邏等多個領域。
比如,最被外界所關注的飛機起吊能力,在4500米以上高海拔地區的飛行環境下,飛機整體的起吊能力可以達到1.3噸,最大航程可達到600公里。
相比於老型號,新型號的艙內容積增加了一倍。以載客人數看,此前的AC313最多可載客18人,新的AC313A載客能力為28人。
再看技術升級的其他亮點,比如增裝的健康監測系統,它可以實時採集和監測飛行狀態,而且採集後的資料又能傳輸給地面站點進行分析,這樣就能對飛機整體的效能狀態有預判,有利於接下來的維護保障措施。
因為,該型號要適應的空域是不同的,應用場景在未來更是多樣化的。救災搶險、搜救救援、海上石油服務、空中航拍、電力巡線、農林作業等領域都可使用。
從型號來看,除了AC313系列,此前還有AC311、AC312、AC352系列民用直升機。這些不同的型號,也有輕、中、大、重等型別區分。對於不同的場景需求,都能得到滿足。
就AC313A目前的試飛情況看,未來它可以做到全疆域全天候飛行,就是說不管在我國的哪個地方,也不管是什麼時間,只要有需求,它都能順利飛過去。
像高海拔、高寒、高溫等複雜氣象環境地區,未來對它的需求,主要集中在物資運輸和應急救援兩個領域。
滿足了不同的場景使用需求,才能更好的適合我國疆域的複雜性。從青藏高原再到南部的海疆,未來在經濟建設等領域,需要直升機的場景會更多。
所以整體來看,新的直升機適應更復雜的飛行空域,就是為了滿足和執行更多樣化的任務。
什麼時候能進入市場
目前,AC313A還處在試飛和考驗階段,這就好比一個人學車正在進行學習和考試。透過一系列驗證後,飛機就能取得適航證進入市場。
民用飛機的適航證,主要有型號合格證、生產許可證和維修許可證,三種證件全部取得需要兩到三年左右的時間。所以,最快要到2027年前後,AC313A才能投入市場。
從型別來看,民用標準相對於軍用標準反倒更嚴苛,因為民用飛機涉及到大量的人員以及人身安全,所以各項驗證都更加嚴格。
在整個試飛階段,會根據驗證的引數不斷修改和變動,所以整個程序通常不會很快。
結語
在此前的研製階段,AC313A採取了新的研製模式,在整個過程中不但有研發機構參與,而且也聯合了應急管理部門森林消防局等機構。
後者在研發上可以跟研製單位展開協作,使得飛機的各項效能,更貼合實際的應用需求。在研製過程中,主要牽頭單位是直升機設計研究所。
截止到目前,該研究所已經有專業技術人員2000多人,國家級和省部級人才超過70人,高階工程師有900多人。
有人才加持,像AC313A這樣的直升機,未來的新的研製和新型號的推出將會更多。