自1947年以來(lái)，美國(guó)研制的每一架新型軍用飛機(jī)都要在佛羅里達(dá)州埃格林空軍基地的麥金利氣候?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行試驗(yàn),包括F-16戰(zhàn)斗機(jī),F-117、F-22和F-35隱身戰(zhàn)斗機(jī),B-1、B-2轟炸機(jī)和C-5M大型運(yùn)輸機(jī)等。氣候試驗(yàn)是美國(guó)軍機(jī)形成初始作戰(zhàn)能力（IOC）必須通過(guò)的一道關(guān)卡。美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的F-35B在2015年形成IOC時(shí)，就在這里通過(guò)了嚴(yán)格的氣候試驗(yàn)。

試驗(yàn)環(huán)境與試驗(yàn)設(shè)施

麥金利氣候?qū)嶒?yàn)室是美國(guó)空軍研制試驗(yàn)中心（AFDTC）第96試驗(yàn)聯(lián)隊(duì)的一個(gè)大型氣候?qū)嶒?yàn)室,也是目前世界上最大的氣候?qū)嶒?yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室占地面積近30km2，工作區(qū)面積為5100m2,包括兩個(gè)主實(shí)驗(yàn)艙和8個(gè)不同功能的實(shí)驗(yàn)艙，可以對(duì)全球30多種氣候環(huán)境、氣象條件進(jìn)行研究和模擬。主實(shí)驗(yàn)艙寬77m、進(jìn)深61m、高21m。淋雨實(shí)驗(yàn)艙的暴雨量可達(dá)380mm/h，并能下雪和結(jié)冰。

在一系列的氣候試驗(yàn)中，飛機(jī)會(huì)經(jīng)受各種極端的天氣狀態(tài)，從49℃的熱試驗(yàn)到-40℃的冷試驗(yàn)，以及各種結(jié)冰狀態(tài)（凍雨和冰云）。每一次氣候試驗(yàn)與F-35的飛行一樣，駕駛員和地勤人員會(huì)圍繞飛機(jī)進(jìn)行檢查，接著駕駛員爬上梯子進(jìn)入座艙，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并在每一種天氣狀況下運(yùn)行飛機(jī)上的各種系統(tǒng)。

為了容納F-35發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)噴管和升力系統(tǒng)，還特別設(shè)計(jì)了一個(gè)高5.2m與通風(fēng)導(dǎo)管系統(tǒng)交接的 約束和支持 裝置。該裝置能保證F-35的安全，并允許常規(guī)起降的F-35A和短距起飛/垂直降落的F-35B飛機(jī)在實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)大功率運(yùn)行。

在實(shí)驗(yàn)室里，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)封閉的環(huán)境下運(yùn)行，在機(jī)庫(kù)內(nèi)必須能夠引入空氣并且排出廢氣，而且為了保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，引入空氣的溫度必須與實(shí)驗(yàn)艙的溫度相同。

實(shí)驗(yàn)室里的大量空氣是從實(shí)驗(yàn)室外巨型的儲(chǔ)存容器引入的，而且吸入實(shí)驗(yàn)艙的空氣量與排出的空氣量應(yīng)該相等。當(dāng)容器的空氣完全排空時(shí)，需要花費(fèi)24h來(lái)向儲(chǔ)氣罐加注調(diào)節(jié)過(guò)的空氣，特別是在極端氣象條件下需要的極熱或極冷的空氣。

試驗(yàn)內(nèi)容與試驗(yàn)過(guò)程

2014年9月,來(lái)自美國(guó)馬里蘭州帕塔森特河綜合試驗(yàn)部隊(duì)的1架F-35B戰(zhàn)斗機(jī)在麥金利氣候?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行了為期6個(gè)月的嚴(yán)格氣候試驗(yàn)。在試驗(yàn)過(guò)程中，評(píng)估了F-35B飛機(jī)在極端的風(fēng)、太陽(yáng)輻射、霧、潮濕、雨水浸泡、凍雨、冰云、結(jié)冰、渦旋結(jié)冰和下雪等環(huán)境下的性能。2015年3月，F(xiàn)-35B完成了一系列的氣候試驗(yàn)，飛機(jī)恢復(fù)到飛行狀態(tài)，重新加入到馬里蘭州帕森特河海軍航空站F-35試驗(yàn)機(jī)隊(duì)。

冷試驗(yàn)

進(jìn)行冷試驗(yàn)是F-35B形成初始作戰(zhàn)能力的一個(gè)關(guān)鍵步驟，因?yàn)楫?dāng)F-35B在加拿大和挪威使用時(shí)將會(huì)經(jīng)受這種環(huán)境。利用麥金利氣候?qū)嶒?yàn)室的致冷系統(tǒng)把超冷空氣引入實(shí)驗(yàn)艙，使其溫度下降到-40℃。在這種寒冷的溫度下，飛機(jī)內(nèi)的液體開(kāi)始收縮而且機(jī)構(gòu)反應(yīng)變慢，測(cè)試工程師對(duì)飛機(jī)上的各種系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行了測(cè)試。

圖1 F-35B進(jìn)行冷試驗(yàn)的情況。

圖1給出F-35B在麥金利氣候?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行冷試驗(yàn)的情況。在F-35B的前方有一個(gè)冰云試驗(yàn)校準(zhǔn)裝置。該裝置用來(lái)測(cè)量承受冷凍氣流襲擊的F-35B是如何結(jié)冰和在哪些部位結(jié)冰。

當(dāng)F-35B高速穿過(guò)云層時(shí)，在飛機(jī)外表層可能快速結(jié)冰，這種大冰塊可能損壞飛機(jī)，漂浮的冰塊飛入發(fā)動(dòng)機(jī)，也可能造成外來(lái)物損壞事故。因此，結(jié)冰是最危險(xiǎn)的氣候試驗(yàn)之一。下雪和結(jié)冰試驗(yàn)可以測(cè)量F-35B防冰系統(tǒng)的效能和在冬天執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的能力。圖2為F-35B進(jìn)行結(jié)冰試驗(yàn)時(shí)，機(jī)頭結(jié)冰的狀況。

圖2 F-35B進(jìn)行結(jié)冰試驗(yàn)時(shí)機(jī)頭結(jié)冰的狀況。

圖3為F-35B進(jìn)行結(jié)冰評(píng)價(jià)試驗(yàn)的配置圖。在F-35B戰(zhàn)斗機(jī)的前方是1個(gè)由3個(gè)巨型圓筒堆疊成金字塔形狀的大型裝置，與地面平行擺放。在這3個(gè)圓筒內(nèi)共裝有9個(gè)涵道風(fēng)扇，像一個(gè)巨大的吹風(fēng)機(jī)，通過(guò)前方的一個(gè)漏斗吹出大量的空氣。在漏斗的前面連接一個(gè)能夠產(chǎn)生 云 （由各種大小水滴組成）的噴射棒。

圖3  F-35B在進(jìn)行結(jié)冰評(píng)價(jià)試驗(yàn)。

這些水滴噴向飛機(jī)并在接觸點(diǎn)處凝結(jié)。盡管該實(shí)驗(yàn)室不能精確模擬飛機(jī)承受的風(fēng)速，但是在實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的獨(dú)特裝置能夠產(chǎn)生高達(dá)193km/h的風(fēng)速，所有水滴都會(huì)降落在F-35B飛機(jī)上。

熱試驗(yàn)

在雪溶化并通過(guò)實(shí)驗(yàn)艙底板的大型排泄管輸送到一個(gè)專(zhuān)用的蓄水池之后，開(kāi)始進(jìn)行F-35B熱試驗(yàn)。這些試驗(yàn)從27℃開(kāi)始并且在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下升高到41℃。隨后的一系列試驗(yàn)使飛機(jī)承受41℃、74%的相對(duì)濕度和41℃、58%的相對(duì)濕度，以發(fā)現(xiàn)飛機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)凝結(jié)的部位。

圖4 F-35B正在進(jìn)行熱試驗(yàn)。

在F-35B的熱試驗(yàn)過(guò)程中，為了再現(xiàn)F-35B在亞利桑那州尤馬海軍陸戰(zhàn)隊(duì)航空站基地駕駛員全天坐在機(jī)庫(kù)前的柏油場(chǎng)地的狀態(tài)，進(jìn)行了12h的模擬試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)保持停車(chē)，在達(dá)到模擬的最高溫度后，接通飛機(jī)電源并起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

實(shí)際上,在一天內(nèi)大氣溫度不會(huì)保持恒定,太陽(yáng)升起后,大氣溫度一直在升高,到下午達(dá)到最高點(diǎn)。因此實(shí)驗(yàn)艙模擬了1天24h的溫度變化。

圖4表示F-35B在一個(gè)巨型的太陽(yáng)能電池組下進(jìn)行熱試驗(yàn)。在F-35B飛機(jī)上方的巨型太陽(yáng)能電池組的強(qiáng)光照射下，飛機(jī)表面的溫度會(huì)快速升高。

為了在實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)保持穩(wěn)定的溫度,排氣通風(fēng)是至關(guān)重要的。經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣不斷地抽入,以確保實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的壓力總是比環(huán)繞發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)上其他通氣口的管道的壓力大。這種壓差是使噴氣流通過(guò)導(dǎo)管流出實(shí)驗(yàn)艙的一個(gè)安全裝置。

淋雨試驗(yàn)與風(fēng)暴試驗(yàn)

F-35B氣候試驗(yàn)的最后一項(xiàng)試驗(yàn)是淋雨試驗(yàn)與風(fēng)暴試驗(yàn)。麥金利氣候?qū)嶒?yàn)室裝備一個(gè)淋雨系統(tǒng)，以模擬F-35B戰(zhàn)斗機(jī)在雨中的情景。

在淋雨試驗(yàn)中，F(xiàn)-35B自始至終處在瓢潑大雨和大風(fēng)中。在持續(xù)浸泡之后，在環(huán)繞飛機(jī)的各個(gè)位置裝上噴射棒。在噴射棒的后面，是一個(gè)大型工業(yè)風(fēng)扇，它沿著噴射棒方向能夠產(chǎn)生71km/h風(fēng)速的飽和風(fēng)，模擬熱帶風(fēng)暴的環(huán)境。

在麥金利氣候?qū)嶒?yàn)室所進(jìn)行的試驗(yàn)都是為了確認(rèn)F-35能在各種環(huán)境條件下安全地飛行。 

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