F-35B戰斗機的氣候試驗
自1947年以來,美國研制的每一架新型軍用飛機都要在佛羅里達州埃格林空軍基地的麥金利氣候實驗室進行試驗,包括F-16戰斗機,F-117、F-22和F-35隱身戰斗機,B-1、B-2轟炸機和C-5M大型運輸機等。氣候試驗是美國軍機形成初始作戰能力(IOC)必須通過的一道關卡。美國海軍陸戰隊的F-35B在2015年形成IOC時,就在這里通過了嚴格的氣候試驗。
試驗環境與試驗設施
麥金利氣候實驗室是美國空軍研制試驗中心(AFDTC)第96試驗聯隊的一個大型氣候實驗室,也是目前世界上最大的氣候實驗室。該實驗室占地面積近30km2,工作區面積為5100m2,包括兩個主實驗艙和8個不同功能的實驗艙,可以對全球30多種氣候環境、氣象條件進行研究和模擬。主實驗艙寬77m、進深61m、高21m。淋雨實驗艙的暴雨量可達380mm/h,并能下雪和結冰。
在一系列的氣候試驗中,飛機會經受各種極端的天氣狀態,從49℃的熱試驗到-40℃的冷試驗,以及各種結冰狀態(凍雨和冰云)。每一次氣候試驗與F-35的飛行一樣,駕駛員和地勤人員會圍繞飛機進行檢查,接著駕駛員爬上梯子進入座艙,起動發動機并在每一種天氣狀況下運行飛機上的各種系統。
為了容納F-35發動機旋轉噴管和升力系統,還特別設計了一個高5.2m與通風導管系統交接的“約束和支持”裝置。該裝置能保證F-35的安全,并允許常規起降的F-35A和短距起飛/垂直降落的F-35B飛機在實驗艙內大功率運行。
在實驗室里,飛機發動機在一個封閉的環境下運行,在機庫內必須能夠引入空氣并且排出廢氣,而且為了保證試驗結果的準確性,引入空氣的溫度必須與實驗艙的溫度相同。
實驗室里的大量空氣是從實驗室外巨型的儲存容器引入的,而且吸入實驗艙的空氣量與排出的空氣量應該相等。當容器的空氣完全排空時,需要花費24h來向儲氣罐加注調節過的空氣,特別是在極端氣象條件下需要的極熱或極冷的空氣。
試驗內容與試驗過程
2014年9月,來自美國馬里蘭州帕塔森特河綜合試驗部隊的1架F-35B戰斗機在麥金利氣候實驗室進行了為期6個月的嚴格氣候試驗。在試驗過程中,評估了F-35B飛機在極端的風、太陽輻射、霧、潮濕、雨水浸泡、凍雨、冰云、結冰、渦旋結冰和下雪等環境下的性能。2015年3月,F-35B完成了一系列的氣候試驗,飛機恢復到飛行狀態,重新加入到馬里蘭州帕森特河海軍航空站F-35試驗機隊。
冷試驗
進行冷試驗是F-35B形成初始作戰能力的一個關鍵步驟,因為當F-35B在加拿大和挪威使用時將會經受這種環境。利用麥金利氣候實驗室的致冷系統把超冷空氣引入實驗艙,使其溫度下降到-40℃。在這種寒冷的溫度下,飛機內的液體開始收縮而且機構反應變慢,測試工程師對飛機上的各種系統的工作狀態進行了測試。
圖1給出F-35B在麥金利氣候實驗室進行冷試驗的情況。在F-35B的前方有一個冰云試驗校準裝置。該裝置用來測量承受冷凍氣流襲擊的F-35B是如何結冰和在哪些部位結冰。
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