图-204雷达验证机大幅加快歼-20试飞进度
本帖最后由 拉卡拉 于 2015-1-6 18:06 编辑转载
导语：近日，中国飞行试验研究院的图-204雷达电子试验机的一组照片引发了媒体的大量关注，因为这架图-204的机头部分已经改装成为国产隐形战斗机的歼-20的雷达。这表明，歼-20的综合航空电子系统已经开始试飞，这将大大加快歼-20的试飞进展。
综合航空电子系统已经成为第四代战斗机的标准
战斗机的作战效能与机载航空电子系统的技术水平密切相关，也可以说，机载航空电子系统的技术水平标志着战斗机的先进程度。世界主要军事大国在发展先进作战飞行平台的同时，尤其注重发展作战飞行平台上用于夺取信息优势的电子信息装备，第四代战斗机航空电子系统正是紧紧围绕着综合化和信息化这两条主线而不断发展的。而早在2010年，《中国航空报》就报道了中国“成功突破了某航电系统关键技术，完成了综合核心处理机软硬件平台调试工作，该样机的成功研制为加快新型号的研制打下了坚实的基础。”这表明我国第四代战斗机航空电子系统的研制在2010年就已经取得了巨大的进展，完成了系统核心部分-综合核心处理机的样机的研制，可以进入整体系统的研制与测试阶段。
航空电子系统的综合化，首先体现在系统结构的综合上，即运用先进的航空电子技术，将系统中传统的雷达、通信、导航、电子战、敌我识别、武器火控等分系统及传感器综合设计在-起，构成-个多频谱、多手段，自适应的综合-体化航空电子系统;二是体现在系统功能的综合上，即系统的功能按层次划分，采用多种传感器的综合及信息处理、融合、显示技术和驾驶员辅助决策技术，使飞行员获得全面的战场态势，把精力集中在高层的战术决策上。从F-22飞机看，综合航空电子系统的结构特点是：系统按功能区划分，采用高度模块化设计，采用高速数据总线，采用高度综合的座舱显示系统，采用大规模软件技术，采用先进传感器并进行多传感器信息融合，实现了系统容错和重构功能。
综合航空电子系统的发展给试飞工作带来大量难题
随着中国最新一代战斗机的出现，综合航空电子系统在一型战斗机总成本中的所占比重不断提高, 相应的功能和性能越来越高、系统结构日趋复杂以及采用各种先进技术首先带来的就是大量的制造和试飞方面的问题, 这些问题的出现，必将导致试飞技术难度大和试飞风险高、试飞架次成倍增长和试飞周期拉长。
在这种情况下, 数量有限的原型机已很难完成型号试飞任务，比如大家熟悉的歼-20战斗机，目前仅有2架技术验证机和1架原型机能参与试飞工作，而歼-31也仅有1架技术验证机在进行试飞工作。而要解决这些问题，最好的办法就是采用空中电子试验机，所谓空中电子试验机，是-种为满足机载雷达及航空电子系统飞行试验需要而研制的专用飞行平台，其总体构想是在尽可能接近原型机真实飞行环境下，满足雷达及航电系统空中试验、调整及验证、鉴定的人机环境试验要求。而改装了综合航空电子系统试验机的空中电子试验机能为航空电子系统试飞提供空中真实环境下的软硬件调试、测试和验证的平台, 达到提高试飞效益, 减少试飞架次, 缩短试飞周期的目的。目前，空中试验机与风洞、计算机、飞行模拟器的发展已经成为-个国家体现航空工业水平的四大标志之-。
国外航空电子系统试验机的发展
自从第二次大战以来, 为适应日新月异的航空电子和武器火控系统试飞需要, 试验机获得了迅猛发展，空中试验机在飞行试验中已得到大量使用。
以美国为例，从20 世纪70 年代数字式航空电子系统(DAIS)计划开始, 到80年代中期的“宝石柱” 计划和90年代的“宝石台”计划，美国实现了航空电子系统技术的跨越式跃进。美国为支持这些型号研制和试飞, 建立了波音737 航空电子飞行试验实验室(AFL)、洛克希德·马丁公司的JSF飞行试验平台(CATB )和西屋公司飞行发展试验室。美国仅爱德华等3 个空军基地就拥有C-14、C-135、C-130、F-4、F-15、F-111、A-7、B-52等10多种试验机。美国西屋公司也拥有A-3B、F-4B/C/D/E/J/ K、BAC-11等多种试验机。
西屋公司的飞行验证平台由BAC-111双发涡扇中短程运输机改装而来
英国飞机和军械研究院(A &AEE)用彗星试验机进行大部分无线电通信和导航系统鉴定试飞。法国试飞中心(CEV )用SE-210快帆、Nord N-262、V-C 及各种幻影等数10种试验机进行航空电子系统的试飞。前苏联试飞研究院拥有20多架试验机, 其中10架用来进行机载电子设备试飞。荷兰、英国、法国等国家试飞中心、宇航研究院、飞机制造厂等均拥有多种飞机作为试验机。试验机上均装有先进、完善的测试、记录、数据处理系统、时间和航迹基准设备, 并备有试验所需的电源、液压源及空调设备等。
国内航空电子系统试验机的发展
我国试验机数量不多, 但已经显示出明显的作用。最早曾用美国“奖状”II飞机改装的试验机用于JL-7型雷达试飞。该试验机与目标机编队试飞, 解决了某雷达存在的问题, 几乎不需要在原型机上进行排故试飞, 节约了很多试飞时间和成本。然而，由于国内引进的“奖状”飞机机头尺寸和机身容积、载重量偏小等原因，对天线口径较大的雷达以及大型设备的的安装具有很大的局限性，所以1993年,使用运-7飞机改装为试验机来完成我国第一套用1553 B总线航空电子系统技术摸底试飞, 之后又完成了某雷达摸底试飞和它机领先试飞, 为某型飞机航空电子火控系统的研制和设计定型试飞积累了宝贵的经验。1999年, 国内研制了运-8飞机航空电子试验机。该试验机航空电子系统结构复杂, 功能多, 在试验机上进行试飞不受原型机各种因素限制。在试验机上实现了试飞工程师对被试系统进行在线数据监控, 为研制人员提供了直观、综合、完整的动态实时数据, 对早期发现和解决系统深层次技术问题起到了重要作用。同时, 缩短了占用原型机飞行时间。多年试飞实践证明: 采用试验机是一种必不可少的提高试飞效益的重要途径。
罕见的运-7飞机改装的试验机，后来中国雷达、电子系统验证机已经基本全部“移植”到运-8平台
发展歼-20综合航空电子系统试验机的必要性
航空电子系统试飞的复杂性决定了建设试验机的重要性，航空电子系统的试飞是整个飞机综合能力的体现, 是一个机型试飞成败的关键因素。就歼-20来说，试飞原型机的数量相对于繁杂的试飞工作来说显得非常有限, 而众所周知，歼-20的试飞进度要求安排的非常紧。
对于歼-20这样采用新一代综合航空电子系统的第四代战斗机来说，含有大量的新产品、新技术, 结构复杂, 功能多,技术难度大, 系统故障率高, 航电系统的试飞如果处理不好将拖延歼-20飞机的试飞进度。如果利用试验机来完成综合航空电子系统的试飞设计定型任务, 然后在原型机上进行适应性试飞, 则可达到事半功倍的效果。使用试验机可以直接再现航空火力控制武器系统试飞过程, 便于试飞工程师直接检查、验证系统的工作情况。随着综合航空电子系统、飞行控制/推力控制的综合化设计发展, 使试飞内容、科目及复杂性有了很大程度的增加, 需进行大量的调试、试验工作。软件设计更改和某些软件产生的问题可能在特定的条件下才暴露出来, 导致软件试飞架次增多。使用一套已具有相当基础设施的武器平台试验机来完成该任务, 可获得节约时间和成本的双重效果。
综合航空电子系统试验机的优点
新一代战斗机的作战性能、作战方式与综合航空电子系统紧密相关。而据估测，综合航空电子系统试飞量将占整个试飞任务的70%左右。比如F-22 在飞行试验阶段共投入9架试验机，其中有6 架用于航空电子综合、隐身特性及武器系统综合试验。所以，第四代战机试飞风险和成本非常高, 若这些新技术通过试验机进行验证, 就能降低试飞风险和试飞难度。
降低成本, 减少试飞架次, 缩短试飞周期
如果按照传统试飞模式: 调整试飞在工厂, 定型试飞在试飞中心, 使用在部队, 则必然造成工作内容重复,人力物力浪费, 试飞进度缓慢。若对航空电子系统功能和性能全部进行实机考核试飞。采用航空电子系统试验机可以在不减少试飞架次和测试参数的前提下保证试飞质量和进度。根据国外不完全统计表明: 采用试验机, 可将机载火控雷达研制周期缩短6-12 个月, 使航空武器火力控制系统研制、鉴定可超前或与主机同步进行,也为试飞员培训提供了-种难得的途径。
试验机为试飞工程师提供了登机直接操作的机会, 提高试飞效率
四代战机的飞行测试中，机载测试和地面实时监控采集点达几千个，地面实时监控参数达一两千个。机载系统复杂，需要测试监控和验证的参数多，F-22 试飞过程中，每秒仪器需要处理100万个采样数据，而F-35试飞过程中，地面控制室每秒要处理来自飞机的约300 万个采样数据。如果要测试记录各个分系统的内部总线信息，其总信息量会成倍增加。航空电子系统需要进行大量的调整测试工作, 如放在原型机上和地面进行, 试飞工程师不能上机, 很难发现、判断和分析出现的问题和故障, 更不能进行调整和解决。试验机可允许试飞工程师在试飞中登机获取第-手资料,相关排故、调整就容易解决, 大大缩短试飞周期。同时，经过在试验机上充分暴露存在的问题, 使其达到良好工作状态后再进行原型机试飞, 这也是原型机试飞得以顺利进行的保障。
同机型下的雷达升级可以不使用专门的运输机平台来验证，图为官方媒体曝光的歼-11B战斗机改装AESA雷达验证机
从综合航空电子火控系统试飞阶段的划分来看歼-20的试飞进度
飞行试验一般会经过原理样机试飞、研制及鉴定试飞、使用鉴定试飞、作战应用试飞阶段，在试验机上均能完成上述各阶段试飞任务，我们可以按照美国“试验与鉴定工作指南”规定来判断一下歼-20试飞的进展。
在2012年11月1日，歼-20战机02号机在进行雷达罩更换后首次进行了试飞，这说明航电系统的试飞已经纳入试飞的计划，这个时候相关原理样机的试飞应该已经完成，2011号歼-20于2014年3月1日首飞，尽管2011号歼-20相对于2002号歼-20做了适当的外形修正和调整，但由于我国的航空电子系统的发展水平还和美国等世界先进水平有着不小的差距，所以不大可能更换一套全新的航电系统。所以我们初步判断歼-20目前处于研制及鉴定试飞阶段。这是综合航空电子系统飞行试验全面鉴定阶段。在这一阶段要完成实际环境下的系统的布线、体积、重量、冷却和减振等设备的试飞,除对运输机上系统进行少量设计上的修改外, 原则上不允许对系统进行结构大改动。这一阶段修改比上一阶段困难多。一般可选择运输机或双座战斗机/教练机作为试验机。对于歼-20这个型号来说，其正处于“定型试飞”阶段，歼-20的基本飞行性能到边缘科目，从航电系统到机载武器都要根据试飞大纲进行全面测试。其中航电和机载武器试飞占到试飞总量的60%到70%，很多强度边界科目和特殊状态试飞风险很大，例如失速、螺旋、低空俯冲试飞等。
波音-757飞机为F-22的服役贡献力量
结语
在定型试飞完成后，并不意味着万事大吉，在正式装备部队前，还要进行作战使用效能试飞。例如进行战场环境下的各种武器投放，打靶试验，验证武器系统实际效能，以及人机结合使用武器的熟练程度等。但这一阶段往往是由即将接装的部队进行的，那些被选定为装备新机的部队，须按照新战机作战使用大纲规定科目完成试验，才算成功。过了这道关，新战机才能正式进入部队服役。近日，俄罗斯媒体频繁曝光俄罗斯第五代战斗机T-50的挂弹试飞照片，说明T-50已经完成航电系统的测试，进入武器测试阶段。
参考资料：
《飞行试验工程》
《运-8雷达电子试验机 用于空中电子设备试验》
《战斗机综合航电/火控系统的多机协同试飞》
页:
[1]