美國空氣動(dòng)力學(xué)飛行試驗(yàn)平臺(tái)綜述

戰(zhàn)培國

(中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心 計(jì)算空氣動(dòng)力學(xué)研究所，四川 綿陽621000)

0 引言

飛行試驗(yàn)是飛行器在真實(shí)大氣環(huán)境中進(jìn)行的科學(xué)研究或型號(hào)試驗(yàn)，是探索和驗(yàn)證新概念、新理論、關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵系統(tǒng)的重要手段。飛行試驗(yàn)內(nèi)容非常廣泛，涵蓋航空基礎(chǔ)研究、應(yīng)用技術(shù)研究、先期技術(shù)發(fā)展、型號(hào)工程研制和使用/適航驗(yàn)證等。在航空航天飛行器型號(hào)研制的不同階段，飛行試驗(yàn)可以初步劃分為研究、發(fā)展/評(píng)估、適航/評(píng)估三大類，在空氣動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域，風(fēng)洞試驗(yàn)、飛行試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算被統(tǒng)稱為空氣動(dòng)力學(xué)研究的三大手段。相比于飛行試驗(yàn)，風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算具有成本低、風(fēng)險(xiǎn)低、周期短的優(yōu)點(diǎn)，但風(fēng)洞試驗(yàn)受流場特性(風(fēng)洞模擬能力)、環(huán)境特性(洞壁、支撐等干擾)和模型特性(縮尺、相似性)的限制，其試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)可靠性仍有待于飛行試驗(yàn)的檢驗(yàn);同樣，盡管數(shù)值計(jì)算有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，更有“數(shù)值風(fēng)洞”之稱，但其使用的數(shù)學(xué)模型、計(jì)算方法等同樣也都需要經(jīng)過先期的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果或飛行試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證。由此可見，在空氣動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域，盡管飛行試驗(yàn)成本高、風(fēng)險(xiǎn)大，但仍具有不可替代的地位。隨著現(xiàn)代飛行器空氣動(dòng)力學(xué)研究與結(jié)構(gòu)、推進(jìn)、飛控、材料等多學(xué)科融合更為緊密，飛行試驗(yàn)在飛行器空氣動(dòng)力學(xué)研究中發(fā)揮著更加重要的作用。

1 飛行試驗(yàn)平臺(tái)

美國的飛行試驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)以NASA的阿姆斯特朗(原德萊頓)飛行研究中心為主，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)、陸軍研究室(ARL)、NASA的三個(gè)研究中心(格林、蘭利、艾姆斯)、相關(guān)企業(yè)、院校為輔。在空氣動(dòng)力學(xué)研究三大手段中，同數(shù)值計(jì)算有“數(shù)值風(fēng)洞”之稱一樣，飛行試驗(yàn)平臺(tái)亦被稱為“飛行風(fēng)洞”。美國的空氣動(dòng)力學(xué)飛行試驗(yàn)平臺(tái)按用途/性質(zhì)可以歸納分為三類:(1)試驗(yàn)研究平臺(tái);(2)概念技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái);(3)模型自由飛平臺(tái)。在試驗(yàn)研究、概念技術(shù)驗(yàn)證和模型自由飛3種類型的空氣動(dòng)力學(xué)飛行試驗(yàn)平臺(tái)中，試驗(yàn)研究平臺(tái)是最主要的空氣動(dòng)力學(xué)飛行試驗(yàn)研究手段。

1.1 試驗(yàn)研究平臺(tái)

試驗(yàn)研究平臺(tái)主要由一系列不同類型的、可以根據(jù)試驗(yàn)研究任務(wù)需要進(jìn)行改裝或掛載試驗(yàn)部件的現(xiàn)役飛機(jī)或?qū)棙?gòu)成。該類平臺(tái)長期使用，是空氣動(dòng)力學(xué)飛行試驗(yàn)研究的主力設(shè)備，主要建立于NASA阿姆斯特朗飛行研究中心。按空氣動(dòng)力學(xué)研究劃分習(xí)慣(速度范圍/用途)，劃分如下:

(1)高超聲速:“鳳凰”導(dǎo)彈高超聲速試驗(yàn)平臺(tái)(PMHT)。NASA用海軍“鳳凰”空對(duì)空高超聲速導(dǎo)彈改裝的高超聲速試驗(yàn)平臺(tái);桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室的戰(zhàn)略靶彈系統(tǒng)(STARS)、ALV X-1火箭、獵戶座探空火箭等。

(2)跨、超聲速:“大黃蜂”F/A-18(尾號(hào)853)、“鷹”F-15B(尾號(hào)836，見圖1)戰(zhàn)斗機(jī)，它們是NASA空氣動(dòng)力學(xué)飛行試驗(yàn)的主力設(shè)備，主要用于空氣動(dòng)力學(xué)、儀器儀表和推進(jìn)系統(tǒng)等各種研究試驗(yàn)。

(3)亞聲速:NASA的“灣流”G-III(尾號(hào)804)、“捕食者”MQ-9(尾號(hào)870)、“空中國王”B-200(尾號(hào)N801NA)、“門特”T-34(尾號(hào)805);德克薩斯州農(nóng)業(yè)機(jī)械大學(xué)飛行試驗(yàn)室的O-2A飛機(jī)。

(4)高空/長航時(shí):NASA的“全球鷹”RQ-4(尾號(hào)872)、“龍小姐”ER-2飛機(jī)(尾號(hào)809)。高空/長航時(shí)飛機(jī)主要用于地球亞軌道(近空間)科學(xué)研究，航空方面用于動(dòng)力學(xué)研究。

(5)高升力/遠(yuǎn)程研究:NASA的 DC-8(尾號(hào)817)，被稱為“機(jī)載科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”。該機(jī)可用于高升力系統(tǒng)研究。

(6)結(jié)冰研究:NASA格林研究中心的“雙水獺”DHC-6飛機(jī)。飛機(jī)上有測量結(jié)冰云參數(shù)的多種探頭、冰型記錄用的攝像、照相系統(tǒng)，飛機(jī)背部有固定結(jié)冰試驗(yàn)部件的平臺(tái)。

圖1 試驗(yàn)研究平臺(tái)樣例(F-15B)Fig.1 Sample of research testbeds(F-15B)

1.2 概念技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái)

概念技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái)是航空航天飛行器新概念、新技術(shù)的實(shí)際飛行驗(yàn)證平臺(tái)，它是全尺寸或大尺度、高仿真的驗(yàn)證研究機(jī)，其驗(yàn)證的新概念、新技術(shù)或獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可直接應(yīng)用于全尺寸飛機(jī)。概念技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái)不同于通用的飛行試驗(yàn)研究平臺(tái)，它通常和某個(gè)飛行器計(jì)劃或項(xiàng)目緊密聯(lián)系，具有很強(qiáng)的新概念或新技術(shù)探索針對(duì)性和時(shí)效性。概念技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái)的飛行試驗(yàn)研究內(nèi)容是綜合性的，即:包含空氣動(dòng)力學(xué)，卻不僅限于空氣動(dòng)力學(xué)。幾個(gè)典型例子如下:

(1)X-15高超聲速飛機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)。這是一架有人駕駛的高超聲速計(jì)劃研究機(jī)，機(jī)身長約15 m，翼展約6.7 m，高4 m。該飛機(jī)首次實(shí)現(xiàn)了馬赫數(shù)6.7的有人駕駛高超聲速飛行。

(2)AD-1(Ames Dryden-1)可回轉(zhuǎn)斜置翼試驗(yàn)平臺(tái)。這是一架小型、簡易的亞聲速噴氣動(dòng)力研究機(jī)，機(jī)身長約12 m，翼展約10 m。該機(jī)曾飛行驗(yàn)證了NASA艾姆斯研究中心提出的0～60°回轉(zhuǎn)斜置翼概念。

(3)X-36無尾戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)敏性試驗(yàn)平臺(tái)。美國NASA、波音研制的縮尺比28%的X-36無尾研究機(jī)，機(jī)身長5.6 m，翼展3 m，高0.9 m，重約500 kg，飛機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)斗機(jī)頭盔顯示系統(tǒng)遙控飛行。

(4)X-56A多用途技術(shù)研究驗(yàn)證平臺(tái)(見圖2)。由洛克希德˙馬丁公司為美國空軍實(shí)驗(yàn)室制造的遙控?zé)o人試驗(yàn)機(jī)，長2.3 m，翼展8.5 m，重約200 kg，主要用于研究細(xì)長、大展弦比、撓性機(jī)翼的主動(dòng)顫振抑制、陣風(fēng)載荷緩解和撓性結(jié)構(gòu)飛控系統(tǒng)。

(5)微型飛行器概念技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái)［1］。主要有固定翼(剛性/柔性)、撲翼、旋翼和環(huán)翼四種形式，如美國的“黑寡婦”、“微星”、“Mesicoptor”、“iStar”等都是微型飛行器概念技術(shù)探索研究的產(chǎn)物。

圖2 概念技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái)樣例(X-56A)Fig.2 Sample of concept/technique research testbeds(X-56A)

1.3 模型自由飛平臺(tái)

模型自由飛平臺(tái)是一種小尺寸、自由靈活的低速遙控飛行實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)，在科研院所采用較多。模型自由飛平臺(tái)試驗(yàn)成本和風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低，主要用于動(dòng)力學(xué)建模、飛行控制設(shè)計(jì)或低雷諾數(shù)空氣動(dòng)力學(xué)研究，是一種空氣動(dòng)力學(xué)飛行試驗(yàn)研究的輔助平臺(tái)。美國NASA將模型自由飛平臺(tái)視為快速評(píng)估級(jí)(REC)平臺(tái)。另外，在航天和武器彈頭試驗(yàn)方面，發(fā)展有射彈自由飛平臺(tái)。模型自由飛平臺(tái)樣例如圖3所示，典型樣例有:

(1)飛行控制試驗(yàn)平臺(tái)(FLiC)。NASA蘭利中心發(fā)展的一個(gè)商業(yè)級(jí)、質(zhì)量為2～5 kg的小型無人飛行器，能夠遙控自動(dòng)駕駛、導(dǎo)航和記錄飛行數(shù)據(jù)，該平臺(tái)用于發(fā)展高風(fēng)險(xiǎn)的、創(chuàng)新的、甚至是有爭議的飛行控制技術(shù)。

(2)空中縮尺運(yùn)輸機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)(AirSTAR)［2］。該平臺(tái)為蘭利中心用于支撐NASA航空安全計(jì)劃的平臺(tái)，包括3種類型的模型:

①按5.5%動(dòng)力學(xué)相似縮尺的通用運(yùn)輸機(jī)模型，長2.4 m，翼展2.1 m，質(zhì)量約23 kg，以兩個(gè)小渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力;

②價(jià)格便宜的非定制單渦輪動(dòng)力運(yùn)輸機(jī)模型，模型尺寸、質(zhì)量與動(dòng)力相似模型接近;

③非定制小螺旋槳模型。

(3)射彈自由飛試驗(yàn)平臺(tái)(炮)［3］。美國陸軍研究室(ARL)自20世紀(jì)60年代起，建造了178 mm炮，采用射彈自由飛技術(shù)開展高空研究項(xiàng)目(HARP)。該平臺(tái)至今仍在使用，試驗(yàn)?zāi)Ｐ妥畲笾睆?71 mm，馬赫數(shù)可達(dá)4。

圖3 模型自由飛平臺(tái)樣例Fig.3 Samples of free-flight testbeds

2 飛行試驗(yàn)支持平臺(tái)和測試技術(shù)

空氣動(dòng)力學(xué)飛行試驗(yàn)除真實(shí)大氣環(huán)境中的上述飛行平臺(tái)外，還需要發(fā)展地面/空中輔助試驗(yàn)設(shè)備和測試技術(shù)，才能確保飛行試驗(yàn)安全并獲得所需的試驗(yàn)結(jié)果。

2.1 主要地面支持平臺(tái)

(1)研 究 機(jī) 集 成 設(shè) 備 (RAIF)［4］。RAIF 是NASA阿姆斯特朗飛行研究中心飛機(jī)飛行研究的地面準(zhǔn)備、測試和飛行模擬的綜合設(shè)施。飛行研究飛機(jī)的飛控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)和其他各種試驗(yàn)系統(tǒng)在此集成組裝，并進(jìn)行飛行前的最終檢查和模擬確認(rèn)。在RAIF內(nèi)，除不能進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)試車外，研究機(jī)的所有飛行功能都能采用真實(shí)飛機(jī)進(jìn)行飛行狀態(tài)模擬。研究機(jī)集成設(shè)備如圖4所示。

圖4 研究機(jī)集成設(shè)備Fig.4 Research aircraft integration facility

2.2 空中支持平臺(tái)

空中支持平臺(tái)主要是伴飛飛機(jī)，由不同飛行速度的多種飛機(jī)組成。如:超聲速飛機(jī)有雙座F-15D和F-18;亞聲速有“超級(jí)空中國王”;低速有雙座T-34C等。伴飛飛機(jī)在試驗(yàn)中主要完成為試驗(yàn)飛機(jī)照相、錄像工作，實(shí)時(shí)目視監(jiān)視試驗(yàn)飛機(jī)狀態(tài)，與試飛員和地面保持溝通，傳輸飛行試驗(yàn)視頻供地面工程師分析，并起到護(hù)衛(wèi)作用，增強(qiáng)飛行試驗(yàn)的安全性。

2.3 飛行測試技術(shù)

根據(jù)空氣動(dòng)力試驗(yàn)需要，試驗(yàn)研究平臺(tái)可以進(jìn)行大幅度改裝，例如機(jī)頭、機(jī)身、機(jī)翼等可以局部改裝換成全尺寸真實(shí)試驗(yàn)件。F-15B跨超聲速飛行試驗(yàn)平臺(tái)有3種試驗(yàn)件固定掛載方式［5］:先進(jìn)飛行試驗(yàn)固定架(AFTF)、推進(jìn)飛行試驗(yàn)固定架(PFTF)和中心線裝有儀器的掛架(CLIP)。F-15B飛行試驗(yàn)掛架如圖5所示。

圖5 F-15B三種飛行試驗(yàn)件掛架Fig.5 Three test article hitching systems of F-15B

飛行測量設(shè)備主要有4類:

(1)飛行/試驗(yàn)所需的基本大氣環(huán)境測量設(shè)備，如:靜壓、動(dòng)壓、流向角測量探頭，結(jié)冰試驗(yàn)的結(jié)冰云參數(shù)測量探頭等;

(2)試驗(yàn)件試驗(yàn)參數(shù)測量設(shè)備，如壓力傳感器、熱膜、結(jié)構(gòu)加速度計(jì)、應(yīng)變計(jì)等;

(3)試驗(yàn)流動(dòng)顯示測量設(shè)備，如:煙流、紅外照相機(jī)、紋影儀等;

(4)飛行錄像設(shè)備。

閱讀前的調(diào)查顯示青少年會(huì)花精力去查找他們要讀什么。主要有三方面行為的調(diào)查：目標(biāo)鎖定行為的調(diào)查結(jié)果顯示，大部分青少年都有自己非常喜歡的書籍類型，已經(jīng)形成自己的閱讀內(nèi)容偏好，并將這種偏好作為自己鎖定閱讀目標(biāo)的重要考慮因素；閱讀決策行為的調(diào)查結(jié)果顯示，65%的被調(diào)查者認(rèn)為參考他人、查找評(píng)論、試讀、書籍比較是其普遍選擇，同時(shí)，查找網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)、網(wǎng)上試讀兩個(gè)選項(xiàng)的調(diào)查結(jié)果差異較大；書籍獲取行為的調(diào)查結(jié)果顯示，68%的被調(diào)查者使用手機(jī)、iPad等移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行閱讀，65%的被調(diào)查者通過搜索引擎查找想讀的書籍。

3 典型空氣動(dòng)力學(xué)飛行試驗(yàn)研究案例

本文分別介紹三種類型平臺(tái)的空氣動(dòng)力學(xué)飛行試驗(yàn)研究的典型案例。

3.1 試驗(yàn)研究平臺(tái)

(1)大迎角氣動(dòng)特性研究

機(jī)敏性是現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)重要戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)。自20世紀(jì)80～90年代，NASA持續(xù)致力于大迎角技術(shù)計(jì)劃(HATP)研究，以便探索大迎角高機(jī)動(dòng)戰(zhàn)斗機(jī)的控制新概念、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、增進(jìn)了解和改進(jìn)預(yù)測技術(shù)。在該計(jì)劃中，F(xiàn)-18被用作飛行試驗(yàn)平臺(tái)，開展了大迎角空氣動(dòng)力學(xué)(前體邊條、前體渦誘導(dǎo)的垂尾抖振)和推力矢量等飛行試驗(yàn)研究。

前體邊條飛行試驗(yàn)研究［6］中對(duì)F-18機(jī)頭進(jìn)行了改裝，增加了邊條，繞機(jī)頭多個(gè)剖面布置了測壓孔，增加了煙流顯示裝置。試驗(yàn)測量了非對(duì)稱邊條展開角對(duì)偏航力矩系數(shù)的影響;測量了邊條對(duì)前體壓力系數(shù)的影響;進(jìn)行了煙流流動(dòng)顯示研究。

(2)推力矢量飛行試驗(yàn)

推力矢量飛行試驗(yàn)研究中對(duì)F-18尾部進(jìn)行了改裝，安裝了多軸推力矢量控制系統(tǒng)，主要由噴管外部的6個(gè)葉片和專用的研究飛控系統(tǒng)組成。飛行試驗(yàn)測量了穩(wěn)定性和控制導(dǎo)數(shù)，研究拓展飛行包線，驗(yàn)證70°大迎角飛行穩(wěn)定性和60°大迎角高速率滾轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)等。

(3)邊界層轉(zhuǎn)捩研究

邊界層轉(zhuǎn)捩是空氣動(dòng)力學(xué)研究的一個(gè)重要問題。美國基礎(chǔ)航空計(jì)劃(FAP)中的超聲速項(xiàng)目(SP)和高超聲速項(xiàng)目(HP)都有邊界層轉(zhuǎn)捩研究專項(xiàng)。在高超聲速方面，美國空軍實(shí)驗(yàn)室和澳大利亞聯(lián)合開展了高超聲速國際飛行研究試驗(yàn);NASA開展了高超聲速邊界層轉(zhuǎn)捩飛行試驗(yàn);在跨超聲速方面，“灣流”G-III亞聲速飛行平臺(tái)通過對(duì)機(jī)翼局部翼段改裝，開展了離散粗糙元層流套亞聲速飛行試驗(yàn)，驗(yàn)證層流控制方法;F-15B超聲速飛行平臺(tái)開展了超聲速邊界層轉(zhuǎn)捩飛行試驗(yàn)研究［7］;在亞聲速方面，德克薩斯州農(nóng)業(yè)機(jī)械大學(xué)飛行實(shí)驗(yàn)室和美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室用O-2A飛行試驗(yàn)平臺(tái)掛載后掠翼試驗(yàn)件開展亞聲速層流控制研究。邊界層轉(zhuǎn)捩試驗(yàn)如圖6所示。

圖6 邊界層轉(zhuǎn)捩飛行試驗(yàn)Fig.6 Boundary layer transition flight test

(4)超聲速聲暴抑制飛行試驗(yàn)研究［8］

聲暴是制約民用超聲速飛機(jī)發(fā)展的重要因素之一。美國聯(lián)邦航空規(guī)章(FAR91.817a)禁止民用飛機(jī)超聲速飛行，鑒于未來民用超聲速飛機(jī)的市場需求，“灣流”飛機(jī)公司和NASA聯(lián)合開展了“安靜長釘”聲暴抑制技術(shù)的研究，采用F-15B超聲速飛行試驗(yàn)平臺(tái)，機(jī)頭加裝可收縮“安靜長釘”，進(jìn)行了馬赫數(shù)1.4～1.8的飛行試驗(yàn)，測量了近場聲壓，驗(yàn)證了聲暴抑制/預(yù)測理論。F-15B“安靜長釘”飛行試驗(yàn)如圖7所示。

圖7 F-15B“安靜長釘”飛行試驗(yàn)Fig.7 Fight testing“Quiet Spike”on F-15B

3.2 概念技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái)

2003年，美國空軍和美國國防預(yù)研局(DARPA)啟動(dòng)了“獵鷹”計(jì)劃，發(fā)展了一系列高超聲速技術(shù)驗(yàn)證飛行器。HTV-1是一個(gè)集成了已有最先進(jìn)高超聲速材料和技術(shù)制造的無動(dòng)力、可機(jī)動(dòng)、高超聲速再入飛行器，利用它驗(yàn)證飛行器的空氣動(dòng)力學(xué)、氣動(dòng)熱和熱結(jié)構(gòu)性能以及先進(jìn)的碳-碳加工方法;HTV-2吸收了HTV-1的成果，進(jìn)一步驗(yàn)證先進(jìn)的空氣動(dòng)力布局和熱防護(hù)系統(tǒng)、先進(jìn)的制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制系統(tǒng)等;HTV-3驗(yàn)證集成雙渦輪沖壓SERN噴管、再生制冷雙模態(tài)沖壓、渦輪噴氣、噴管構(gòu)型。在空氣動(dòng)力方面，驗(yàn)證集成內(nèi)彎渦輪沖壓進(jìn)氣道的乘波氣動(dòng)構(gòu)型，以及低的跨聲速阻力、高的高超聲速升阻比氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)。高超聲速技術(shù)驗(yàn)證飛行器如圖8所示。

圖8 高超聲速技術(shù)驗(yàn)證Fig.8 Hypersonic technologies verification

3.3 模型自由飛平臺(tái)

(1)機(jī)翼流動(dòng)控制研究

美國亞利桑那大學(xué)開展了低雷諾數(shù)下的主動(dòng)流動(dòng)控制技術(shù)研究［9］。在風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算取得成果的基礎(chǔ)上，利用模型自由飛飛機(jī)進(jìn)行了技術(shù)驗(yàn)證，在機(jī)翼上加裝了NACA643-618研究翼型的翼段，安裝了用于主動(dòng)流動(dòng)控制的零凈質(zhì)量通量(ZNMF)作動(dòng)器。在飛行條件下，測量了表面壓力，并與風(fēng)洞試驗(yàn)研究結(jié)果進(jìn)行了分析對(duì)比。主動(dòng)流動(dòng)控制技術(shù)研究如圖9所示。

圖9 模型自由飛流動(dòng)控制研究Fig.9 Flow control test by model free-flight

(2)火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室(MSL)飛行動(dòng)力學(xué)研究

美國陸軍研究室與NASA合作利用發(fā)展的射彈自由飛技術(shù)開展航天自由飛試驗(yàn)研究。該技術(shù)將縮尺模型包裹在彈托內(nèi)，模型內(nèi)安裝有各種慣性、電磁和壓力傳感器測量并記錄數(shù)據(jù)，彈托由大口徑(內(nèi)徑178 mm)高能炮(M256)射出后，在飛行中分離并拋出試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行飛行試驗(yàn)。陸軍研究室利用此技術(shù)開展了阿波羅返回艙、乘員探索飛行器(CEV)、火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室等航天器的模型自由飛試驗(yàn)，模型最大直徑171 mm，Ma=2～4，研究了氣動(dòng)力、飛行姿態(tài)等。射彈模型自由飛試驗(yàn)如圖10所示。

圖10 M256高能炮射彈模型自由飛試驗(yàn)Fig.10 Model free-flght by M256 gun

4 結(jié)束語

眾所周知，美國擁有世界一流的大尺度風(fēng)洞和風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)芰Γ瑩碛邢冗M(jìn)的數(shù)值計(jì)算/仿真能力，為什么還需要進(jìn)行飛行試驗(yàn)研究?NASA第一任副局長德萊頓曾說過“是為了將真實(shí)從假設(shè)中分離出來，為了弄清哪些問題被高估了、哪些又未預(yù)料到”，這或許就是最好的答案。由此可見，空氣動(dòng)力學(xué)飛行試驗(yàn)是對(duì)風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算的一種“去偽存真”。飛行試驗(yàn)的不可替代性就在于其真實(shí)性，即:真實(shí)的飛行環(huán)境、真實(shí)的試驗(yàn)飛行器或大尺度/高仿真部件。2012年，美國國家研究委員會(huì)(NRC)發(fā)布了“重振NASA的航空飛行研究能力”報(bào)告，表明了美國對(duì)飛行試驗(yàn)研究手段建設(shè)的重視，美國空氣動(dòng)力學(xué)飛行試驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)值得學(xué)習(xí)、思考和借鑒。

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