GE航空的网红试飞员:我们如何测试世界上最大的喷气发动机?

当全世界最大的喷气发动机GE9X首次亮相“2017巴黎航展”时,尽管展出的只有一个风扇部件,但它依然酷似一个超级明星。观众们像见到一个好莱坞演员一样把展厅团团围住,不停地与之合影留念。

巨大的风扇直径(11.16英尺/3.4米)是它的最显著特征,宽如波音737的机身。它只有16个风扇叶片,由最新一代碳纤维陶瓷基复合材料制成,坚固但比钛还轻。发动机内部还有3D打印部件在内的其他高技术应用,可产生10.5万磅的推力,专为波音新型远程宽体客机777X而开发。

驾驶波音747-400测试这台巨型发动机是什么感觉?他们如何计算发动机的尺寸、重量和推力差?来听听GE航空的首席试飞员乔恩·欧曼怎么说,他因经常向公众进行科普直播,也成了一位“直播网红”。

GE航空集团首席试飞员乔恩·欧曼(Jon Ohman),美国海军陆战队F/A-18“大黄蜂”飞行员,曾在阿富汗和伊拉克作战,之后担任过F/A-18E/F“超级大黄蜂”和F-35B的试飞员;2015年退役加入GE航空。

问:试飞平台上有GE9X这样大的发动机,另外还有三台CF6,你们如何平衡机体重量?

乔恩·欧曼:我们使用燃油作为压舱物来平衡GE9X和把它安装在机翼上特殊挂架的重量。我们的747-400改装了一个可以从驾驶舱控制的手动燃油输送系统:当GE9X位于左翼2号发动机位置时,我们保持右翼3号备用油箱满载,而把左翼2号备用油箱清空,这样可以保持左右机体的横向相对平衡。

问:为什么要在747上测试发动机?

乔恩·欧曼:747是一个理想的测试平台,上一代也是一架747-200。它很庞大,但飞行特性非常好。我们在2号位置测试不同型号的发动机,如果要测试一个小型发动机,其他三台CF6可以提供足够的推力,还为驱动系统(燃油泵、液压泵、引气、发电机)的安全运行提供了大量冗余。如果要测试大型发动机,我们可以用右翼的两台发动机满功率来抵消大型试验发动机的推力,并保持整体推力相对对称。另外,747有一个大的尾部和较长的机身,就像杠杆的动力臂一样,使我们能够在GE9X等大型发动机推力不对称的情况下更好地控制飞机。

问:GE9X在测试飞机上挂得很低,这么小的离地间隙是如何工作的?

乔恩·欧曼:在747-400上安装这么大的发动机是个挑战。它安装在一个独特的挂架上,挂架将发动机悬在机翼前面,并将其向上倾斜约7度,这是一个小秘密。这就是它的中心轴线与其他3台CF6不在一个轴线上的原因。当飞机静止时,GE9X的发动机短舱底部与地面的间隙约为18英寸(45.72cm),这已是FAA允许的极限。考虑到相对较小的净空间距离,我们在着陆时都非常小心,特别是在侧风环境中。

问:GE9X是世界上最大的商用飞机发动机,它比其他发动机的声音大吗?

乔恩·欧曼:虽然GE9X是世界上最大的飞机发动机,但它的设计要比其前身GE90更安静、更清洁,效率还提高了10%;它的巨大风扇实际上也有助于保持安静。

问:你如何计算和平衡不同推力的发动机?

乔恩·欧曼:我们测试过各种不同的发动机,波音公司也会为我们提供747的性能计算和配置。由于GE9X比CF6的推力大得多,我们的起飞和爬升性能非常出色。当使用GE9X全推力起飞时,我们必须减少1号发动机的推力。在巡航性能方面,整体燃料消耗会略高于正常,主要是由于我们的非对称推力配置产生的额外阻力。

问:波音747-8是否能只安装两台GE9X?它们比四台GEnx更强大吗?

乔恩·欧曼:尽管GE9X在一次测试中以134300磅的成绩打破了由GE90保持的吉尼斯世界纪录,成为世界上推力最大的喷气发动机,但它的额定推力是105000磅。747-8上的GEnx-2B的额定推力是66500磅,因此2台GE9X不能提供与4台GEnx-2B相同的推力:你不能让2台发动机总是在极限值下运行。此外,747-8的设计就是四发飞机,四个发动机各自还能为电气、液压和排气系统提供动力冗余。

乔恩·欧曼(Jon Ohman)在加州圣巴巴拉长大,17岁就获得了飞行员执照,然后进入了美国海军学院。毕业后来到了海军陆战队,在伊拉克和阿富汗作战时驾驶的是F/A-18C/D“大黄蜂”。

在做了10年战斗机飞行员后,欧曼来到了马里兰州海军空战中心试飞员学校。他在军事生涯的后半段时间里,一直在测试传统“大黄蜂”、“超级大黄蜂”以及F-35B“闪电Ⅱ”。

他在2015年退役,之后GE航空招募了欧曼。他说:“我对GE很熟悉,因为F/A-18C/D上的发动机是GE航空制造的。到那里做事情听起来令人兴奋,它让我可以继续做两件我喜欢的事:飞行和飞行测试。”

对欧曼来说,这不仅仅是一次职业生涯的转变,而是一次召唤。“在某种程度上,几乎所有的飞行员都是航空历史学家。”他说:“我们都是和这些英雄一起长大的,他们是飞行的先驱。我认为这是吸引我参加飞行测试的部分原因:神秘感和站在航空业前沿的能力。”

这是一份需要敏锐的头脑、丰富的技术知识和勇气的工作。在GE航空唯一的飞行试验台(由一架波音747-400改装),欧曼带领着一个机组对各种发动机进行测试以确保其性能、效率和最重要的安全。当然,在此之前,他还要学习如何飞行747-400,“幸运的是它非常好飞”。

2018年3月,欧曼终于成为航空史上的一员:他是第一位测试GE9X的飞行员。

他说:“这当然是令人兴奋的经历,但第一次飞行是数千人多年来大量工作的结果,我们飞机上有15-20个测试工程师,我不过是坐在驾驶舱里第一次加大油门的人。”

多年的实战和试飞经历,使欧曼在测试新发动机时并不紧张。首先,另外三台发动机足够为飞行提供动力。但更重要的是,这项工作的很大一部分是在爬进驾驶舱之前完成的。他说:“我总是告诉家人:我们在试飞前花了很多精力来消除飞行试验的危险。”

GE航空与NASA的工程师开发了发动机测试模拟器,在实际试飞前,有很多测试可以先在模拟器中进行。“这是一个缓解风险的重要措施。”他也曾告诉他的两个孩子:“如果飞机不安全的话,我不会把它也不会把测试工程师队伍都带到空中。”。他11岁的女儿最近告诉别人她不担心飞机,因为“我爸爸会测试飞机,确保它们安全。”

他说:“驾驶飞机和测试发动机都是很棒的工作。我也很喜欢成为比自己更伟大东西的一部分,我认为这是非常值得的。”

F-35飞行员档案:海军陆战队试飞员乔恩·奥曼中校驾驶BF-18号机(海军陆战队的第18架B型)在爱德华兹空军基地第412测试联队第461飞行测试中队。

这就是乔恩·欧曼(Jon Ohman),GE航空集团的首席试飞员;一个退役军人;还是一个直播网红。如果你的周围有这样一个网红,你会不会粉他?会看他的直播吗?

视频1:GE航空的首席试飞员

视频2:如何测试世界上最大的发动机

来源:21世纪军工评论