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美国空军测试F-16战斗机在降水条件下提高能见度的方法

据janes网站2021年2月3日刊文,美国空军(USAF)在2020年12月1日用洛马公司的一架F-16战斗机完成了一次雨水引发的飞行员退化视觉环境(DVE)测试。

F-16系统项目办公室一直在努力解决飞机座舱顶盖上雨水聚积及其引起的飞行员能见度降低问题。尽管飞行员会尽量避免在恶劣天气中飞行,但突如其来的暴风雨会带来不可避免的风险。因为实际飞行中收集数据不太现实,因此军方采用现场测试的方式收集相关数据。

美国空军表示,上述测试是在阿诺德工程发展中心(AEDC)位于加利福尼亚州莫菲特菲尔德的国家全尺寸空气动力学综合设施(NFAC)进行的。NFAC有两个风洞,规模分别为12x24米和24x37米。

NFAC团队的任务是在12x24米的测试区模拟F-16进近、着陆和滑跑的所处环境,以及各种雨水强度。美国空军发言人Jess Levens 2月1日表示,NFAC设施的规模使空军能够以受控的方式重现飞行环境。

试验团队将F-16安装在隧道中的支柱上,在飞机前方建造了跑道灯,并在更前方安装了一个喷头,以便在气流中混入雨滴。首先开始喷水,然后用摄像机模拟飞行员的视角,查看模拟跑道着陆灯的光轨,评估可见度。Levens表示,试验团队控制了水的流速,并在每次运行过程中测量喷出水的体积,但她没有提供具体细节。

据Levens介绍,试验团队能够调整飞机的进场角度和速度。在这些不同的参数下,空军可以对座舱盖或前机身进行调整,以确定飞行员在降落时的能见度是否有所改善。

水被引入风洞管路后,还必须进行引流和收集,以防止试验团队成员、设施或周围环境受损。试验团队透露,AEDC建模和模拟组的Derick Daniel利用计算流体动力学(CFD)来预测在各种测试条件下需要多少水,以及水的去向。这有助于NFAC团队制定从风洞中去除水的计划。

测试工程主任Chris Nykamp指出,在操作过程中向风洞喷水的做法此前在NFAC还没有尝试过。NFAC工程师的任务是设计和安装一个远程操作的雨量系统,能够大范围调整空速和雨量强度,以模拟和观察水再座舱盖聚积的情况。

Levens表示,NFAC是美国唯一能进行这种测试的风洞设施。该设施提供了在一个安全、可控且可复制的环境中测试多种潜在解决方案的手段。

NFAC团队还得到了F-16飞行员的协助,他们专程到NFAC观察测试并提供指导意见。这是AEDC团队首次在F-16上进行雨水引发的飞行员DVE测试。不过,团队曾在一所大学的小型风洞里进行了一些小规模的测试。

2021年,NFAC计划开展许多测试活动。西科斯基-波音公司团队自2019年初以来首次重返该中心,利用12x24米风洞测试其美国陆军“未来远程攻击直升机”(FLRAA)项目。该团队正在提供其基于SB>1 Defiant技术验证机开发的Defiant X刚性共轴旋翼机。

作为美国空军“敏捷至上”电动垂直起降(eVTOL)项目的一部分,Joby Aviation公司还将使用NFAC的12x24米风洞来测试其飞机。最后,美国陆军和美国宇航局(NASA)将于4月在24x37米风洞中进行联合模型旋翼悬停试验。这项试验原定于3月进行,但由于新冠疫情的影响,改期为4月5日开始。