论试飞员培训条件建设

袁 东

(1.中航工业飞行仿真航空科技重点实验室, 陕西 西安 710089;2.中国飞行试验研究院 试飞员学院, 陕西 西安 710089)



论试飞员培训条件建设

袁 东1,2

(1.中航工业飞行仿真航空科技重点实验室, 陕西 西安 710089;2.中国飞行试验研究院 试飞员学院, 陕西 西安 710089)

试飞员培训离不开教学专用的航空器和地面模拟设施等教学条件。这些教学条件是试飞教学实施、保持和持续提高试飞教员教学水平所必须的。教学条件的完整性和试飞教学师资力量共同决定着试飞员学校的培训水平和能力。首先分析了试飞员职业生涯的特点,介绍了国外试飞员学校的培训条件,说明了试飞员培训条件与教学体系、师资的关系,最后结合我国实际给出了试飞员培训条件建设的内容,供从事试飞员、试飞工程师培训的管理、教学和研究人员参考。

试飞员培训条件; 养成培训; 提高培训; 试飞员培训体系

0 引言

飞行试验、设计和制造共同构成了航空产业的三大基础,支撑着航空工业的发展。在航空产品研制过程中,飞行试验是关键一环,具有周期长、风险高、综合性强、真实性突出和投资大等特点。试飞员是飞行试验的执行者,试飞员的水平直接影响着飞行试验的安全和效率,也决定着新机的“能用、好用和管用”。随着我国航空工业进入自主研制阶段,航空器的DT&E，IOT&E，OT&E以及民用航空器的适航合格审定试飞对试飞员的数量和质量提出了更高要求。

长期以来,世界各航空发达国家高度关注试飞员的培养,自20世纪40年代开始,英、美、法、俄等国依托试飞机构成立了专门的试飞员培养机构——试飞员学校,并投入大量的人力、物力和财力,培养出了理论水平高、知识全面、试飞驾驶技术精湛的试飞员。

在试飞员学校,试飞员、试飞工程师能够了解到他们在航空器开发和设计中的作用和职责,掌握未来试飞中所需的技能、管理和沟通技巧,毕业后能够很快胜任民机和军机的试飞[1],为航空器适航和完成作战使命做出最大贡献。

世界知名的试飞员学校有美国空军试飞员学校、美国海军试飞员学校和国家试飞员学校。俄罗斯、英国、法国、印度、南非、加拿大都有各自的试飞员学校[2]。1989年,中国试飞员学院开始筹建并招收第一批试飞学员,开启了试飞员专业化培养时代,1994年学院正式成立,第一批试飞学员毕业。但迄今为止,试飞员培训条件与国外知名试飞员学校仍存在较大的差距。

1 试飞员职业生涯的特点

试飞员分固定翼飞机试飞员和旋翼机试飞员,其职业生涯一般由“培训、训练、晋级、试飞”等要素构成,其相互之间的关系如图1所示。

图1 试飞员职业生涯要素关系示意图Fig.1 Relationship among elements in test pilot career

试飞员培训可以分为两类:一类是飞行员起点的培训,称为养成培训,即飞行员向试飞员的转化,这一过程是在试飞员学校完成的,通常需要多年时间。试飞学员获得的试飞员学校毕业证也是进入试飞行业的准入证。另一类是试飞员起点的培训,称为提高培训。提高培训针对参与型号工程试飞或民机适航试飞的试飞员,也称为型号培训,是为进一步提高试飞员水平和能力而开展的培训,如失速尾旋、直升机“涡环”等高风险科目的试飞培训。

试飞指试飞员承担研究试飞、工厂试飞、定型/鉴定/适航试飞、出厂试飞、使用试飞等。

训练指试飞员为了保持试飞驾驶与评价技术,根据试飞员年度试飞技术训练大纲要求而进行的模拟和飞行训练。

晋级是实施试飞员等级制后,试飞员等级的晋升。

2 试飞员培训教学

试飞员培训过程中，按照国际惯例,试飞员学校的培养教学包括理论教学、飞行教学和实习等三方面的内容[2]。

2.1 理论教学

理论教学时间为500～550 h,包括:基础理论、专业理论和试飞理论三部分。

基础理论包括:数学、力学与热力学、自动控制原理、飞行人员英语。

专业理论包括:空气动力学、飞行力学、结构力学、飞行控制、飞行推进原理、航空电子、飞行试验测试、飞行器气动布局设计、飞行仿真、飞行试验工程综述、飞行试验规范和标准、航空安全等内容。对于旋翼机试飞员培训,专业理论课程包括:直升机动力学、直升机飞行控制、直升机飞行力学、直升机空气动力学、直升机总体设计等课程。

试飞理论不少于250 h,内容包括:飞机、直升机飞行性能、飞行品质、发动机、结构完整性、人机工效试飞等内容。根据要求,理论课还可以安排民机适航条例、数据处理与分析及飞行试验计划等课程。进入试飞理论教学阶段,通常采用上午理论、下午飞行的教学模式。

2.2 飞行教学

飞行教学时间一般约为100 h,包括:飞行教学和模拟飞行教学。飞行教学主要包括:飞机和直升机的飞行性能、品质、人机工效的试飞驾驶与评价技术教学。

飞行试验要求试飞员具备适应多机型试飞的能力。因此,在试飞教学中,一般固定翼飞机试飞学员至少要飞7型固定翼飞机和1型直升机。直升机试飞学员至少要飞5型直升机和1型固定翼飞机[3]。

试飞员培训教学中常用到变稳机(包括变稳飞机和变稳直升机)——空中飞行模拟器。变稳机可在飞行状态不变的情况下,通过变稳系统作用大范围地改变原型机的动态稳定性,同时改变原型机人感系统和人机界面特性[4],使试飞学员能够很快掌握Cooper-Harper，PIOR等级打分技巧,掌握航空器飞行品质、与驾驶员工作负荷相关的人机工效评价方法,如贝德福德方法。变稳机提供了真实飞行的心理与生理感受,试飞学员掌握的试飞驾驶与评价技术更符合真实试飞。

飞行教学的最后一环是飞行考试,通常在一架试飞学员从未飞过的飞机或直升机上进行。

为了降低飞行教学的成本,减少培训飞行对空域、机场资源、气象等飞行条件的依赖,实现“绿色”飞行,地面飞行模拟器用于正常和特情的飞行教学和训练。例如,在特情模拟飞行教学中,培养试飞学员在紧急情况下的观察、判断、应变和处置能力。特情包括特殊气象(如阵风、大气紊流、切变风)、航空器气动、操纵系统、发动机、起落架系统、液压系统、电源系统等故障。

模拟器还用于飞机、直升机高难度、高风险试飞科目的培训和体系作战的飞行教学与训练。高难度、高风险试飞科目包括:飞机的失速/尾旋、直升机的自转下滑、涡环、过失速机动飞行、直升机斤斗和滚转飞行等。体系作战的机载武器发射/投放操作培训中,地面飞行模拟器在不消耗任何燃料、不发射任何实际弹药、不耗损飞机的条件下,为飞行员提供风险小、成本低、效率高的训练。

2.3 实习

实习一般为2周时间。主要是通过参观飞机及其系统的设计、研制、生产、试飞等单位,让学员了解设计、系统集成、地面试验以及飞行试验的技术现状,扩大学员的知识面。

3 试飞员培训课程和飞行教员

3.1 培训课程

按照美国国家试飞员学校的教学体系,课程包括正式课程和其他课程两大类。其中正式课程分为14类,其他课程分为5类,分别如表1和表2所示。课程根据不同学员和用户的要求安排教学内容和时间,并配置相应的教学条件。

表1 正式课程

Table 1 Formal courses

序号名 称1试飞员/试飞工程师专业课程2专业理论课程3性能/飞行品质及系统课程4预备课程5试飞介绍(固定翼机)/(旋翼机)6航空电子系统课程7试飞鉴定和标准化课程8FAA规定的初始和恢复技术培训课程9OT&E课程10夜视成像系统评价技术11飞行器机组资源管理12光电/红外系统试飞13轻型飞机试飞课程14无人机课程

表2 其他课程

Table 2 Other courses

序号名 称1飞行技术课程2FAA23/25部航空电子系统课程3航空安全课程4扰动、尾旋和编队/低空/追踪飞行训练5纯理论课程

表1中,用到航空器和地面模拟器的课程有1,3,5,6,9,10,11,12,13,14等。表2中,用到航空器和地面模拟器的课程有1和4。

3.2 飞行教员

国外试飞员学校都有至少4～5名专职飞行教员,飞行教员必须毕业于试飞员学校。绝大多数飞行教员至少获得两个理学学士学位,有些飞行教员获得博士学位。许多飞行教员有着15～30年飞行试验或飞机及其系统研制经历的工程背景。

例如,美国海军试飞员学校共有人员64名,其中飞行教官25名。他们来自美国海军、海军陆战队、陆军和空军。此外还有9名理论教官和30名保障人员。俄罗斯格罗莫夫飞行研究院的试飞员学校有专职飞行教员5名,加拿大国际试飞员学校有专职飞行教员4名。

4 教学用航空器和模拟器

20世纪70年代以前,试飞员培训的飞行教学主要依靠飞机、直升机,国外试飞员学校一般都拥有几十型以上的飞机和直升机。如美国空军和海军试飞员学校的教学飞机共有120多架、直升机22架,这些航空器承担不同的飞行教学。如美国空军试飞员学校有Learjet-24变稳飞机,用于飞行品质和人机工效教学；837飞龙用于高空尾旋试飞教学；U-6用于尾旋试飞教学；KC-131用于多发飞机以及单发故障的试飞教学；UVA-18用于一般试飞训练；而F-4主要用于飞机操稳特性以及飞机各系统试飞教学；T-33用于中央杆、侧杆的试飞教学；F-16则用于大过载和其它功能体验的飞行。

此外,美国海军试飞员学校共有11个不同机种的44架飞机,包括X-26“滑行者”、英国德-哈维兰公司生产的“海狸”和“海獭”、U-21“西玛”、F-18“大黄蜂”、H-60“黑鹰”和SH-60B“海鹰”等。

俄罗斯格罗莫夫飞行研究院的试飞员学校有飞机和直升机20余架,包括MiG-21/23/25，Su-27/24，L-39，Tu-134/154，An-24/26/12，Yak-40，YL-62/76和Mi-8等。通过这种大跨度的飞行训练使学员对各种飞机的飞行品质、试飞驾驶技术有一个比较全面的了解,以提高学员对新机的适应能力,开阔学员眼界。

法国试飞员学校的教学飞机主要有“北方”262(双涡轮螺桨)、“神秘”20NO401变稳飞机、“阿尔法喷气”、“幻影”2000(空对空和空对地型)、“幻影”ⅢBNO225 变稳飞机、“信天翁”L-39C、“空中客车”A320、CL415(灭火飞机)、“利尔喷气”25变稳飞机以及滑翔机等。教学用飞机共26架,学员必须在5种以上飞机上进行单飞。对特殊的飞行、系统研究和飞机鉴定教学则通过在租赁的飞机上进行。英国帝国试飞员学校曾经用25架飞机、20架直升机进行教学。

地面飞行模拟器除了一般歼击机、运输机、直升机、客机等训练模拟器外,还包括一些针对特殊机载系统的模拟设施。如美国空军试飞员学校的雷达实验室、航电设备实验室、夜视技术实验室等,这些实验室的模拟装置专门用于机载雷达、航电系统和夜视系统的教学。美国海军试飞员学校利用地面飞行模拟器来“试飞”新的飞行控制系统,然后获取并分析从模拟器“试飞”中获得的数据。国家试飞员学校通过租用地面飞行模拟器支持飞行性能、飞行品质教学,这些地面和空中飞行模拟器包括湾流和塞斯纳模拟器、Learjet变稳机、旋翼变稳机Bell 205等。

5 试飞员培训条件建设

要满足固定翼飞机、直升机试飞员的飞行教学,至少要有以下专门的教学用飞行器：

固定翼飞机教学包括单发小型飞机,如C-172单发螺旋桨飞机(见图2)、Y-12喷气发动机飞机(见图3)；配备中型运输机(如Y7系列飞机)和超声速喷气飞机,分别如图4和图5所示；还需要专门配备用于失速尾旋教学的飞机,如图6所示[5]。

图2 C-172飞机(单发螺旋桨)Fig.2 C-172 general purpose aeroplane (single propeller engine)

图3 Y-12飞机(双发螺旋桨)Fig.3 Y-12 general purpose aeroplane (twin-propeller engine)

图4 运输机(双发螺旋桨)Fig.4 Transport plane(twin-propeller engine)

图5 超声速飞机Fig.5 Supersonic aircraft

图6 尾旋教学飞机Fig.6 Aircraft for spin flight teaching

直升机飞行教学可以选择一架小型直升机如R44,虽然该型机不适合作为飞行品质教学,但因其可以降低教学成本,且为直升机试飞学员多提供了一型直升机的试飞体验。类似飞机如轻型直升机Z11和中型直升机Z9,分别如图7和图8所示。

图7 小型直升机Fig.7 Light helicopter

图8 中型直升机Fig.8 Medium helicopter

为了便于教学,所有教学用飞行器都应是双座的,且最好加装相应的测试系统,便于飞行后讲评。

变稳机——空中飞行模拟器是试飞员培训教学必备的工具。图9为变稳飞机IFSTA。图10为国外某型变稳直升机。地面飞行模拟器在试飞员培训中也发挥着不可或缺的作用。图11为某型地面飞行模拟器。

图9 变稳飞机Fig.9 Variable stability aircraft

图10 变稳直升机Fig.10 Variable stability helicopter

图11 地面飞行模拟器Fig.11 Ground flight simulator

6 结束语

试飞员培训需要条件,这些条件是试飞员培训教学进度、改进教学方法、持续提高教学质量、教员训练必须具备的。建设好我国试飞员培训条件,才能缩短试飞员培训与发达国家的差距,最终摆脱对外方的依赖,开展对等的国际交流与合作。

试飞还需要高水平的试飞工程师、系统工程师、测试工程师、数据处理与分析工程师、试飞管理工程师等。这些人员的培训离不开科学的培训教学体系和教学用航空器。这些条件还可用于试飞指挥员、领航员、空中机械师、无人机试飞员的培训。

[1] 中国飞行试验研究院. 英帝国试飞员学校教程[M].西安:中国飞行试验研究院,1991.

[2] 李凡.国际飞行试验机构试飞员培养及型号试飞[M].北京:国防工业出版社,2009.

[3] 周自全.飞行试验工程[M].北京:航空工业出版社,2010.

[4] 中国航空信息中心《世界飞机手册》编写组. 世界飞机手册[M].北京:航空工业出版社,2000.

[5] 倪先平.直升机手册[M].北京:航空工业出版社,2003.

(编辑：方春玲)

Construction of conditions for test pilot training

YUAN Dong

(1.AVIC Aeronautical Science and Technology Key Laboratory of Flight Simulation, Xi’an 710089, China; 2.Test Pilot Institute, China Flight Test Establishment, Xi’an 710089, China)

The training of test pilot is highly related to the specific training conditions mentioned in this paper, such as training aircraft and all kinds of ground simulating facilities, which are not only the guarantee of flight test training, but a requirement for maintaining and improving test flight instructor skills. The construction of test pilot training conditions shall meet the requirements of teaching syllabus to fulfill the instruction assignments. This paper analyzes the characteristics of career as a test pilot and introduces training conditions of international test pilot schools to demonstrate the connections between test pilot training conditions and teaching syllabus and faculty. In the end, the paper puts forward the content of test pilot training conditions according to domestic environments in order to provide references for managers, trainers and researchers in the industry of test pilot and flight test engineer training.

test pilot training conditions; development training; improvement training; test pilot training system

2016-03-10;

2016-08-26;

时间:2016-09-22 14:55

袁东(1963-)，男，湖北武汉人，研究员，主要从事飞行控制与仿真以及试飞员培训工作。

V217.1

A

1002-0853(2016)06-0001-05