“战”在试飞第一线与中国试飞院试飞总师面对面

“设计一架飞机不难，制造一架飞机也没有什么，而试飞一架飞机却艰难无比。” ——奥托·李林塔尔

周自全 1964年毕业于西北工业大学，原任试飞院型号试飞总师，综合空中飞行模拟试验机总设计师，航空重点飞行仿真试验室主任、副院长，科技委主任。现任中航工业资深首席专家、飞行力学杂志社社长等职，1990年以来获省部级以上科技进步奖18项。其中国家科技进步特等奖和一等奖各1项，二等奖2项。获省部级以上荣誉12项，包括何梁何利科学和技术进步奖、航空金奖、国家中青年有突出贡献专家、全国国防科技工业系统劳动模范、全国五一劳动奖章等。立部委级一等功5次。

记：请问您是怎样看待飞机的试飞？

周：飞行试验是在飞行条件下进行的科学研究和产品试验。凡是飞行器都必须进行飞行试验。包括火箭、飞船、甚至炮弹也要进行飞行试验。对飞机飞行试验来说，特点是特别复杂，其次是风险特别大。通常一型新机的试飞周期占整个飞机研制周期的一半以上。比如一架飞机研制周期是10年，试飞就要用掉至少5年。F-22、F-16、“台风”、“阵风”等战斗机的试飞都超过了研制周期的一半。如果把试飞科目和试飞条件组成一个试验矩阵状态点的话，一架现代典型的现代战斗机要进行大约1万到4万个试验状态点的试验飞行。假设一个架次平均试飞10个状态点，那么一型新机一般情况下要飞1 000～4 000个起落。

所以新型飞机试飞是一个庞大的系统工程。当年，在歼10试飞时，集中在试飞现场的工作人员，就多达300～500人。美国F-22集中试飞时，现场工作人员多达650人；F-18集中试飞时，现场工作人员多达750人。此外飞行试验涉及的专业范畴特别广，行业涵盖航空、航天、兵器、电子，学科涵盖飞行力学、结构力学、推进力学、系统学，涉及可靠性、维修性、测试性、保障性和安全性，这些都直接与飞行试验相关，当然飞行试验也是一门科学，它本身有着极深刻的内涵。

记：一个型号飞机的试飞分成哪些阶段？哪些科目最为关键？哪些科目最具风险？

周：一款军机型号从立项到服役大约需要20年的周期。从飞机立项启动，就得开始进行预研试飞。比如美国的ATF（先进技术战斗机）计划就是为第四代机采用的先进技术而进行预研试飞用的，至少用了10架试验研究飞机来直接或间接验证关键技术。在这个基础上，开始研制和飞行试验。飞行试验包括验证机试飞、研制&鉴定（DT&E）试飞、初步使用&鉴定（IOT&E）试飞、使用&鉴定（OT&E）试飞等。

我国的型号试飞与美国大体相同，通常分成4个阶段。第一阶段：调整试飞。即一架新机出来之后，在生产工厂进行调整试飞，要求飞机能够飞起来，在“安全走廊”里飞行十几到几十个架次。整个系统工作正常，初步能保证飞行安全，即可转入下一阶段。第二阶段：定型试飞（鉴定试飞）。通常这个过程中，试飞院为责任单位，当然这个阶段还贯穿了研制试飞，即验证设计，完善飞机研制，促进新机成熟性和可靠性。将调整试飞、研制试飞和定型试飞综合起来，相当于国外DT&E试飞。第三阶段，适应性试飞。有点相当于国外IOT&E试飞。我国是从歼10开始有适应性试飞，其意义是双适应。一型新机在工业部门专业的试飞基地试飞后，能否适应部队使用环境和高强度的任务环境，需要继续专考核；另一方面，部队飞行员和维护保障人员能否适应新机和新技术，也需有一个适应过程。在国外往往将DT&E和IOT&E结合进行。IOT&E试飞的架次大约是定型试飞的1/5～1/3架次，通常在DT&E进行到后期开始实施。第四个阶段：使用试飞。针对不同的作战对象和作战环境进行试飞。通常这类试飞在使用单位进行。

飞机飞行试验风险很大。为什么？其一，飞行试验要飞各种边界，包括高度边界、速度边界、马赫数边界、迎角边界、过载边界、武器发射边界、发动机起动边界，以及各种极限环境条件下的试飞，如高温、高寒、高原、大侧风、结冰等等，还要包括各种参数的组合边界，如速压与马赫数组合、迎角和侧滑角组合、法向过载和滚转速率的组合等等。其二要试飞各种系统状态，包括正常状态和故障状态。如飞控系统，要飞主模态，还要飞备份模态、应急模态；发动机，要试飞发动机正常状态，还要飞空中停车状态，包括发动机风车（冷状态）状态下的起动特性等等。其三，新机的成熟性和可靠性有一个增长的过程。对于一个新型号而言，在定型试飞阶段，大约要出现1 000～2 000个故障。不是只有大的故障才会有危险，有时一件看似很小的故障，处理不当也会导致重大事故。试飞英雄王昂在歼6甲试飞时，飞机曾在空中出现了大幅度飘摆，座舱中的他被撞得头破血流，几乎晕厥，非常危险。事后检查结果，发现是由一个芝麻大的棉花球卡在一个部件的电刷和线圈之间造成的。其四，在飞机的定型试飞阶段，很多工作高度平行交叉。这架飞机在试飞，那架飞机在排故，状态不断变化，这些都是引发事故的原因。

在试飞中不同的试飞对象和试飞环境，有不同的风险源，但总体说来，与飞控系统、发动机、飞行品质（特别是大迎角飞行品质）、结构完整性（特别是颤振）等专业相关的试飞都属于很大风险的试飞科目，需要备加小心。

记：中国的试飞从无到有，经历了怎样的历程，能否简要谈一谈？

周：大体上分成四个阶段。第一阶段：1950～1959年，建国后前10年。主要的试飞工作是针对飞机的出厂试飞。当时被试的飞机一种是修理从抗美援朝战场上下来受损后被修补的飞机，或从苏联来部件组装的飞机；另一种是自己仿制的飞机，像红专502，第一架喷气式飞机歼5的试飞等，那时没有专职的试飞员，所有的试飞都是由作战部队来的飞行员来担任，试飞结论主要依据飞机仪表读数和飞行员主观感觉。第二阶段：1959～1979年，共20年，是中国科研试飞起步和奠基阶段。中国成立了自己的试飞院，聘请了苏联专家讲课。虽然苏联专家只在中国待了一年，但苏联的试飞指南和专家的授课把我们的试飞事业扶上了马。那时的测试参数很简单，一架飞机大概只有几十个测试参数，典型的试飞机种是自行研制的强5和歼8。第三阶段：1980～1999年，也是20年。这是我国试飞事业发展和成熟的阶段，从最初只是学习苏联，到开始融入西方的一些东西，包括试飞测试系统和美军标引进等，形成我们现在的试飞模式和管理模式。比如两师系统，即试飞总师系统和行政总指挥师系统。典型的试飞任务是“三机定型”，即歼7Ⅲ、歼8Ⅱ、歼教7三机的定型试飞，被誉为当时中国航空工业的“淮海战役”。这时的测试参数达到了一架飞机200～300个。除此之外，著名的型号试飞还有歼轰7的定型试飞和加/受油机试飞等。在此期间还开展了一些研究性的技术攻关试飞，比如BW-1和K8V变稳飞机、新的弹射机、新的发动机试车台、新的航空电子试验机、歼教7失速尾旋、隐身技术的测试试飞等。在这一阶段，启动了中国试飞员的培训机制，成立了中国试飞员学院，培养了李中华、张景亭、徐勇凌、邓友明、邹建国等一批优秀试飞员。第四阶段：跨世纪的赶超阶段。歼10的试飞是中国飞行试验发展史上的重要里程碑。在这一阶段不论从试飞技术、试飞测试、试飞管理等方面都上了一个很大的台阶。我们掌握了电传操纵的三代机试飞新技术，如人机闭环飞行品质、包线扩展、飞控系统的稳定余度、气动伺服弹性、高度综合航空电子系统试飞等试飞技术；研制和应用了一批先进的试飞测试系统，包括机载数据采集系统（ADAS）和地面实时监控系统（GDAS），这两套系统使单架飞机试飞测试参数有数量级地提高，更重要的是保证了试飞安全。例如在一次歼10飞机低空大速度飞行时，由于燃油系统故障，飞行员看到的指示油量足够，实际上地面监控看到的供油量最多只能让发动机工作10秒钟，因为发动机是加力状态，耗油很快，歼10又是单发，加上飞行高度很低，眼看就要发生事故。由于地面监控及时指挥飞行员收油门、慢车返场，避免了一场严重事故。从歼10试飞以后，地面监控成了试飞不可分割的组成部分。从飞行员一坐进驾驶舱开始，他的后面就有一个团队在协助他，支持着他。

这个时期，预警机的试飞是又一个具有里程碑意义的跨越。对于试飞而言，多种不同类型飞机、各种地面台站、数据链、卫星网络等，组成了一个体系作战的试飞模式。

记：第四代战斗机与第三代战斗机的试飞有什么区别？

周：第四代战机的特征是隐身性、超声速巡航、过失速机动、高度系统综合。对行试验来讲，最新最难的应该是过失速机动。拿什么指标来衡量，本身就是一个问题。如果是飞机的机敏性，那么如何定义？如何将这些判据飞出来？过失速机动在作战中又如何应用？这些都是试飞要研究和解决的问题。第四代战机试飞还有一个难题就是如何试飞测量微小目标特性。当然还有一些其它的新问题，新的航电系统的试飞测量与复杂环境下的调试，矢量发动机的动态测试等等，都是试飞的新课题。

记：如何评估当前中国的试飞技术水平，与美俄这样的试飞大国还有怎样的差距？

周：中国当前的试飞水平基本达到了世界上第三代军机先进的飞行试验技术水平，民机适航取证试飞已逐步与国际水平接轨。当然，总体说来与世界先进试飞水平还有一定的差距，主要体现在如下几个方面：

一、型号试飞与研究性试飞相结合。过去大家都忙于型号，研究性的东西做得太少。没有航空技术领前的研究性试飞。中国航空技术水平要赶超世界先进水平是不可能的。二、科研试飞与针对使用任务性能的试飞相结合。过去我们的试飞基本上只强调按照技术指标试飞，检查规范的符合性。实际上，国际上的发展趋势是按照飞机的能力，从使用者的观点试飞，不仅是为了设计定型，还要为了打仗。三、航空和航天试飞相结合。过去只注重在大气层内的研究，往临界空间发展的研究较少，进出大气层研究得也很少，作为一个目标和任务做得不够。四、单元试飞与体系试飞相结合。现在仅仅是个开头，真正的大体系试飞我们还没有完全开展。五、有人机和无人机相结合。现在的无人机试飞比较乱，到处都在飞，究竟应该按照什么程序和方法，怎么测试，都没有统一的标准和规范，各行其是，事故也比较多。从试飞角度应该从程序、方法、规范、理念上走出一条自己的路。六、真实试飞与虚拟试飞相结合，目前，我们在虚拟试飞开展的不够，亟需加强。

记：试飞员的哪一项素质在您看来是最重要的！技术、勇气、还是其他？

周：对试飞员的要求是一项综合性要求。正直、诚信、说真话，这是国际试飞员协会用来衡量试飞员核心价值观的第一条。作为一个试飞员不能趋炎附势，文过饰非。试飞员的一句话，从法律上，从经济上都会对这个产品的前途和国家的财产产生重要影响；其二，试飞员对试飞中现象的感知必须敏锐，判断必须准确，处理必须及时，并且要具备同时处理多重事件的能力，同时还要求有良好的记忆能力。其三，试飞员要具备很精准的语言表达能力。应能与科技人员进行科技交流，要把空中发生的一切或者故障用专业的语言表述出来。其四，试飞员要有极好的悟性，飞行中处理突发事件的能力强，表述能力良好；必须有较深厚的航空理论功底，对被试对象作深入的了解，做好试飞前的预测分析和试飞后的总结。我主张每个试飞员在上飞机之前，必须回答6个问题：飞什么？如何飞？为什么？每一个动作预期的响应是什么？可能有什么意外发生？意外发生后，如何应对和处置？

记：试飞是一项高风险行业，甚至面临生命危险，当一位试飞员在任务中不幸牺牲时，您作为总师的感受是什么？

周：作为试飞总师，试飞员是我的搭档和朋友，没有试飞员就无所谓试飞。我们这些人只要飞机离地，心就跟着悬起来，只有飞机落地，我们的心才落下。我与试飞员有极深的感情，每当一位试飞员出事，我都无比难过。痛定思痛，我认为目前我们国家的试飞安全文化、事故调查分析的理念还要改变，技术还需改进。对待试飞事故的态度应该是：一、现代飞机采用这么多新的技术和系统，事故是难免的。问题是，我们有责任，要尽最大努力让事故发生的概率减到最小，把风险降到最低。我非常反对出了事故，特别是出了一等事故后推卸责任，或找一些不靠谱的理由搪塞过关、息事宁人。其二，总结经验教训，接受教训。首先考虑试飞总师的责任，你的试飞技术、方法、程序、保障是不是有问题；其次应该考虑飞机设计、制造是否有问题，地面试验是否充分和正确。其三，即使是试飞员的问题，应该分析试飞员为什么会发生问题，为什么会出现错觉，有些涉及到航空工程和航空医学综合性的问题，应该联合相关学科，把问题解决。其四，要找出管理漏洞，把事故分析清楚，尤其要让相关的人员都清楚，以便把事故所造成的损失转化为最大的财富，避免以后发生类似的事故。即使考虑商业的利益和政治的影响，也至少要在相关人员（如设计师、试飞工程师、试飞员、指挥员）的小范围内，客观如实公布真正的因果。

记：随着模拟技术的发展，仿真度越来越高。您认为它们是否可以逐渐取代实际试飞的作用，甚至最终完全不需要实际试飞？

周：飞行模拟属虚拟试飞，这种技术将在飞行试验中发挥越来越重要的作用。主要体现在：一、试飞计划和任务单的优化。试飞是一个庞大的系统工程，每一个试飞矩阵点都要花若干万人民币，这还不算其他的备件和配套设备。飞行仿真模拟的出现，对试飞大纲和复杂任务单的优化非常重要，因为仅靠人的头脑很难协调得周到细致。二、保证试飞安全。有的事故原因，比如设计缺陷、任务单错误、试飞员操纵不当等等，通过飞行模拟，大部分可以被发现并得到纠正。而有些状况，无法预测，设计师也算不出来，此时模拟飞行的预测和演练，对保证飞行安全就非常必要了。这方面的事例有很多，有些事故的发生，甚至是灾难性的事故发生，如果事先做好了这方面的工作，或许就可能避免。三、补充试飞内容。今后的型号试飞的要求一定要比现在的试飞科目更全，架次也会更多。因此人们就想方设法减少架次，而模拟试飞此时就是一种有效的、经济的途径。四、拓展试飞结果和结论。例如飞行员在作战使用环境中有可能超出了飞行包线，超出包线后会发生什么就需要靠模拟飞行来进行验证。但是模拟仿真还有它的局限性，永远代替不了真实飞行。再说，飞行模拟中的数学模型也需要试飞验证，否则飞行模拟发挥的很可能是负作用，误人子弟。

记：您从事试飞科学研究近50年，对试飞最深的感悟是什么？

周：一、我非常赞同奥托·李林塔尔说过的话：“设计一架飞机并不难，制造一架飞机也没有什么，而试飞一架飞机却艰难无比。”此话并不是否定设计和制造的难度和艰巨性，而是对设计和制造提出了更高的要求，你设计制造的飞机必须适行，也就是说，实践是检验真理的唯一标准。二、安全和效率是试飞的灵魂。试飞是差之毫厘失之千里，让试飞员命悬一线的事业。美国一个试飞员在他的自传中写道：“我们生活在一个浮躁的社会里，但我们必须精确，再精确。”我同意这句话，这是对试飞工作者要求的底线。三、试飞是所有介入者的共同事业，需要共同承担责任，设计，制造，使用，试飞，管理，所有人的都应该互相配合和支持，将知识、信息和成果共享，把试飞任务安全顺利地完成是大家的共同责任。已经在试飞中不幸牺牲的南非试飞员学校前校长，优秀试飞员大卫·斯托克生前曾经给我们来信说：“中国的试飞文化应该改变”。

责任编缉：京勉