飛機氣候環(huán)境適應性試驗（簡稱 飛機氣候試驗 ），是指在室內(nèi)模擬或外場自然氣候環(huán)境（包括高溫、低溫、濕熱、淋雨、降霧、降雪、凍雨/積冰和太陽輻照等）條件下，讓飛機經(jīng)受氣候環(huán)境應力的作用，從而獲取飛機耐氣候環(huán)境極限能力信息，并根據(jù)研制要求、失效判據(jù)及試驗數(shù)據(jù)對其氣候環(huán)境適應性進行綜合評價，確定其氣候環(huán)境適應性能力滿足要求的程度。

圖1 S-92直升機旋翼冰防護系統(tǒng)適航性驗證試驗。

（S-92A實驗室結(jié)冰試驗 ， S-92A外場結(jié)冰試驗，S-92A飛行結(jié)冰試驗）

飛機氣候試驗是通過試驗來確認飛機氣候環(huán)境適應性是否滿足要求的一種評價方法，它是飛機質(zhì)量驗收的基礎。飛機氣候試驗并不包含飛機結(jié)構(gòu)腐蝕和老化等長期效應的環(huán)境適應性試驗，屬于非破壞試驗，試驗完成后，飛機可正常使用。飛機氣候試驗分為實驗室模擬氣候試驗、外場自然氣候試驗和使用環(huán)境氣候試驗。

與外場自然氣候試驗相比，實驗室氣候試驗不受季節(jié)、地區(qū)和時間的限制，周期短而且成本低，容易得到可重復的試驗結(jié)果，所以飛機氣候試驗大多數(shù)在實驗室中進行。當飛機機體過大而沒有實驗室可以容下時，只能在外場自然氣候中進行試驗。另外，受氣候?qū)嶒炇业某叽缦拗?，難以在室內(nèi)開展飛機處于運動狀態(tài)下的氣候試驗，例如，飛機不能在實驗室中滑行，不能再現(xiàn)飛機在冰霧情況下滑行、起飛等試驗。因此，飛機的實驗室氣候試驗和外場自然氣候試驗是相輔相成，互為補充的。

飛機氣候?qū)嶒炇?/p>

實驗室是開展飛機氣候試驗的有力工具，是綜合運用制冷、加熱、空調(diào)、控制、計量等技術模擬極端氣候條件的載體，目前正常運營的氣候?qū)嶒炇矣忻绹溄鹄麣夂驅(qū)嶒炇摇⒂w機氣候?qū)嶒炇?、瑞典飛機氣候?qū)嶒炇液晚n國飛機氣候?qū)嶒炇业取?/p>

美國麥金利氣候?qū)嶒炇?/p>

麥金利氣候?qū)嶒炇沂冀ㄓ?947年，位于佛羅里達州格林空軍基地，后經(jīng)過多次改造，可容納美國最大的C-5 銀河 軍用運輸機（圖2），是世界上現(xiàn)有規(guī)模最大的氣候?qū)嶒炇?。麥金利氣候?qū)嶒炇矣?個大型實驗室，包括主環(huán)境室（71m 62m 21m）、發(fā)動機環(huán)境模擬室、沙塵模擬室、鹽霧實驗室、高度模擬室、雷電實驗室、沙漠氣候?qū)嶒炇液秃Ｑ髿夂驅(qū)嶒炇?，能對全機進行高溫、低溫、濕熱、淋雨、降雪、凍雨、地面降霧、吹雨、吹雪、吹風、日照、旋風結(jié)冰、雷電等氣候試驗，目前已進行了400余架各類飛機，70多個導彈系統(tǒng)，2600多種軍事裝備的氣候試驗。

圖2 美國麥金利氣候?qū)嶒炇摇? 

英國飛機氣候?qū)嶒炇?/p>

英國飛機氣候?qū)嶒炇椅挥诓┘{科姆鎮(zhèn)，由低溫實驗室（18.5m 16 m 4.5m）和高溫實驗室（30m 30 m 5.5m）組成（圖3）。主要用于飛機及其他武器裝備的氣候試驗，試驗時發(fā)動機可運轉(zhuǎn)，具備空氣補償和廢氣排放能力，可對飛機進行高低溫、濕熱、沙漠等極端氣候條件測試。

圖3 英國飛機氣候?qū)嶒炇摇?/p>

瑞典飛機氣候?qū)嶒炇?/p>

瑞典飛機氣候?qū)嶒炇椅挥谌鸬浠杉{，是僅有的位于北極圈內(nèi)的氣候?qū)嶒炇摇Ｔ搶嶒炇沂敲绹ㄒ艄?、美國航空航天局（NASA）、歐洲空客公司、歐洲航空安全局（EASA）等的極寒定點測試場所。實驗室具備進行飛機全機低溫、高溫試驗的能力，實驗室內(nèi)溫度可在-50～45℃調(diào)節(jié)。試驗對象包括各類民航客機、運輸機、戰(zhàn)斗機、直升機等，開展過美國ER-2、F-15、C-130、波音737、M-55、歐洲A400M等飛機的極寒氣候試驗。

圖4 瑞典飛機氣候?qū)嶒炇?/p>

韓國飛機氣候?qū)嶒炇?/p>

韓國飛機氣候?qū)嶒炇医ǔ捎?008年，位于瑞山，內(nèi)部尺寸42m 32m 15m（圖5）。具備對中小型飛機進行高溫、低溫、降雨、太陽輻照、凍雨、濕熱等環(huán)境試驗的能力，主要用于韓國KF-X隱身戰(zhàn)斗機、武裝直升機、中高空無人機和中程反坦克制導導彈等武器系統(tǒng)氣候試驗。

圖5 韓國飛機氣候?qū)嶒炇摇?/p>

實驗室飛機氣候試驗

實驗室飛機氣候試驗通常在極端氣候條件飛行試驗之前進行，以提前暴露飛機氣候環(huán)境適應性設計與工藝缺陷，并對設計與工藝的改進進行驗證，保障飛行試驗安全。2003年9月，F(xiàn)/A-22 猛禽 在麥金利氣候?qū)嶒炇议_展了為期3個月的氣候試驗（圖6），包括高寒、太陽輻照、淋雨、降雪、吹風、降霧和濕熱試驗，另外還有極端氣候條件下的保障與維修測試。在麥金利氣候?qū)嶒炇夜ぷ髁私?0年的實驗室主管Wayne Drake說： 我們試驗了F/A-22可以想象到的每一種作戰(zhàn)條件。在這里用3個月時間得到的數(shù)據(jù)，在沒有這個設施的情況下要花幾年的時間才能得到，并且費用要高得多。我們現(xiàn)在知道F/A-22能夠在哪些氣候條件下工作。

波音787 夢想飛機 在麥金利氣候?qū)嶒炇疫M行了兩周的極端溫度測試（圖7）。目的是保證飛機系統(tǒng)在可能遇到的所有溫度環(huán)境下均能正常運行。之前波音787對于低溫測試地點存在爭議，項目的延遲錯過了冬季去加拿大北極地區(qū)進行試驗的時機，最終波音公司宣布787將前往麥金利氣候?qū)嶒炇疫M行測試，因為實驗室不僅可以開展低溫測試，還能模擬夏天烈日炎炎的環(huán)境。

飛機氣候試驗標準

目前，發(fā)達國家?guī)缀醵加凶约旱沫h(huán)境試驗標準，但這些標準的試驗等級和試驗方法并不統(tǒng)一。隨著現(xiàn)代科學技術的高度發(fā)展，世界各國之間設備的標準化和通用化，要求采用統(tǒng)一的環(huán)境試驗標準。當前在國際上有較強影響力的環(huán)境試驗標準有美國軍標MIL-STD-810《環(huán)境工程考慮與實驗室試驗》、英國國防部標準DEF-STAN 00-35《防務裝備環(huán)境手冊》、北大西洋公約組織標準NATO STANG 4370《應用環(huán)境條件與試驗發(fā)行》、俄羅斯標準гост20.57-406-89《質(zhì)量檢驗綜合系統(tǒng)、電子技術產(chǎn)品、量子電子產(chǎn)品和電氣產(chǎn)品試驗方法》和гост16962.1/16962.2《電氣產(chǎn)品對外界氣候作用/機械作用因素性試驗方法》。我國也以MIL-STD-810F標準為藍本，制定了GJB4239《裝備環(huán)境工程通用要求》和GJB150A《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法》。目前有關環(huán)境試驗方法的標準通常只用于部件或設備的試驗，不包括飛機機體結(jié)構(gòu)和動力裝置的試驗，還沒有用于實驗室飛機氣候試驗的標準或規(guī)范。

圖6 F/A-22 猛禽 降雪試驗。 

美國空軍飛機的氣候試驗以空軍系統(tǒng)和裝備全天候驗證程序AFR80-31和AFR80-31的補充材料為主要依據(jù)。在這個文件中規(guī)定空軍裝備必須具備在各種氣候條件下運行的能力，規(guī)定在設計、開發(fā)和試驗中必須考慮自然環(huán)境的影響，并且要求采購的系統(tǒng)和設備必須在很寬的自然條件范圍內(nèi)可運行、維修、貯存、包裝和運輸。在此驗證程序中還列出了5類全天候試驗及其他項目，其中包括設計準則，全天候試驗策略、責任分配和特殊的試驗支撐程序，該文件是美國進行軍用飛機氣候試驗的指令性文件。

飛機氣候試驗的發(fā)展建議

氣候環(huán)境適應性是飛機的一項重要質(zhì)量特性，飛機氣候試驗是驗證飛機氣候環(huán)境適應性的有效手段，飛機氣候?qū)嶒炇沂情_展飛機氣候試驗的有力工具。飛機氣候試驗在國外已經(jīng)進行了60余年，形成了較為完善的專業(yè)體系和實驗能力。我國的飛機氣候試驗技術發(fā)展現(xiàn)狀不容樂觀，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

圖7 波音787 夢想飛機 氣候試驗。

一是專業(yè)基礎極其薄弱。長期以來，國內(nèi)飛機型號的研制模式?jīng)Q定了專業(yè)技術人員聚焦于傳統(tǒng)專業(yè)的關鍵技術與瓶頸技術的研究，對飛機氣候試驗技術的關注度較低，重視度不夠，對其重要性認識不足，科研經(jīng)費投入很少，導致其專業(yè)基礎極其薄弱。

二是試驗能力尚屬空白。飛機氣候?qū)嶒炇沂秋w機氣候試驗技術專業(yè)發(fā)展的前提條件，是實現(xiàn)飛機服役極地氣候模擬的關鍵系統(tǒng)，其設計、建設和運營均具有系統(tǒng)復雜度高和技術難度大等特點，目前國內(nèi)飛機氣候試驗能力尚屬空白。

三是型號研制需求緊迫。近年來，我國航空工業(yè)迎來了型號研制的高峰期，一大批軍民用飛機型號進入研制的關鍵階段，這些型號能否滿足氣候適應性設計要求，將對飛機研制計劃、未來戰(zhàn)斗力和經(jīng)濟性產(chǎn)生極其重要的影響。

綜上所述，基于國內(nèi)目前專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和飛機型號研制需求，對飛機氣候試驗的未來發(fā)展提出以下建議。

系統(tǒng)規(guī)劃，構(gòu)建體系

鑒于國內(nèi)目前氣候試驗技術與試驗能力的發(fā)展現(xiàn)狀和型號研制的緊迫需求，國家應高度重視，在專業(yè)研究機構(gòu)的技術支撐下，由國家相關部門組織國內(nèi)強度專業(yè)研究所和相關研究機構(gòu)，認真研究國內(nèi)外專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，結(jié)合目前與未來新機研制的技術需求，系統(tǒng)研究我國飛機氣候適應性專業(yè)發(fā)展綱要，制訂專業(yè)未來發(fā)展規(guī)劃，穩(wěn)步構(gòu)建未來專業(yè)發(fā)展的技術體系。

深入研究，突破關鍵

基于專業(yè)發(fā)展規(guī)劃，梳理目前需要突破的一批關鍵技術，如飛機氣候適應性設計技術、飛機氣候試驗規(guī)劃與剪裁技術、飛機氣候試驗設計與實施技術、飛機氣候適應性評估技術等，在 十三五 期間應予以重點支持，深入研究，實現(xiàn)突破。同時，對國內(nèi)外關于氣候試驗標準與試驗管理程序進行深入研究，通過消化、吸收和再創(chuàng)新，編制適應我國國情的飛機氣候試驗技術標準與試驗管理程序。

加大投入，形成能力

氣候?qū)嶒炇蚁到y(tǒng)技術難度大、復雜程度高、資金投入大，是研究氣候適應性專業(yè)技術必須具備的關鍵試驗能力，是集溫度控制、氣流組織、隔熱保溫、環(huán)境實現(xiàn)、系統(tǒng)總控于一體的建筑、設備和系統(tǒng)高度耦合的復雜試驗平臺，其試驗對象是全狀態(tài)飛機，在試驗的各個狀態(tài)和系統(tǒng)需要單獨、全部或組合工作，這包括發(fā)動機系統(tǒng)。建議國家應在未來10年內(nèi)，系統(tǒng)規(guī)劃，穩(wěn)步實施，加大試驗能力建設的投入力度，盡快建成體系完整、技術先進的氣候?qū)嶒炇遥螌I(yè)體系件建設，支撐型號研制，提升飛機品質(zhì)，以保障飛機氣候適應性和戰(zhàn)斗力。  

(王彬文，中國飛機強度研究所)

版權聲明：原文刊載于《國際航空》2017年第1期《飛機氣候試驗發(fā)展綜述》。歡迎分享，請注明出處。