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2017年5月5日14時，中國自主研發的C919大型客機由機長蔡俊、試飛員吳鑫駕駛，搭載著觀察員錢進和試飛工程師馬菲、張大偉，從浦東國際機場第四跑道起飛，接著在南通東南3000米高度規定空域內巡航平穩飛行79分鐘，圓滿完成首飛課目，然後於15時19分安全返航著陸。對於中國來說，C919首飛成功是一個歷史性的時刻，標誌著中國航空工業開始躋身於世界大型民航客機制造國的行列。

首飛之前要做什麼

一種新型號研製出來之後，必須通過實際試飛來檢驗整個飛機從起飛到空中做各種動作再到降落的動力性、可操作性以及安全性等是否與設計方案相符，檢驗飛機各零部件和設備的可靠性和完善程度，使飛機在交付使用前達到最穩定的飛行狀態。

早期的飛機試飛比較簡單，常常是飛機設計師、試飛員、試飛工程師三位一體，整個試飛完全是孤膽英雄式的“跟著感覺走”，機毀人亡的事故屢見不鮮。也正因為如此，試飛被稱為“刀尖上的舞蹈”。此外，早期的飛機結構簡單得多，所以試飛往往飛上幾十架次就能定型投產。然而，現代飛機的結構越來越複雜，包括數十個子系統、數百個機載設備、數萬個零部件、數十萬個元器件，機載系統軟件的程序源代碼更是高達百萬行甚至千萬行（美國F-22戰鬥機的軟件程序源代碼為400萬行，而F-35的軟件程序源代碼則達到了1900萬行），要想把這樣複雜而龐大的系統整合在一起，還要保證安全可靠，試飛的規範程度、難度都遠遠超過以往。

現代飛機的試飛流程通常是：先由試飛工程師制訂試飛鑑定方案，經過國家航空產品定型委員會批准之後，試飛工程師再根據鑑定方案形成試飛大綱，並在此基礎上將試飛任務分配給數十個，甚至上百個的課題組分頭實施。課題組的工程師們再按照大綱要求進一步細化，形成每一架次需要試飛哪些課目、獲取哪些參數的具體的任務單，所有課目都要由試飛員根據任務單進行逐一試飛。一架飛機能否最終定型，都要用試飛員飛出來的數據作為依據。

試飛一般是由簡單到困難，不斷髮現問題、解決問題。當飛機生產出來以後，不能馬上試飛，先要進行在環試驗，就是給飛機打上液壓、通上電，然後試飛員坐在座艙裡面拉駕駛杆，因為有液壓，所以飛機上的舵面就會按設計規律偏轉，視景仿真顯示屏上顯示的天地線等景物也會隨之改變。相當於飛行員坐在座艙裡面，根據眼前的視景去飛。通過這種試驗來檢驗飛機能不能正常控制。如果在這裡都不能控制，那麼實際試飛時，試飛員肯定控制不了。

國產AG-600水陸兩用飛機進行地面滑跑

在環試驗完成後，飛機就要到跑道上進行地面滑行試驗，通常分為低速滑行、中速滑行和高速滑行。一般低速滑行主要是看飛機在地面滑行的靈活度；中速滑行主要是看飛機的糾偏能力。就是說我們什麼操作都不做，把飛機擺在跑道上，僅僅靠發動機推力往前滑行。如果飛機偏向一側，走不了直線，就說明飛機存在問題。導致飛機跑偏的因素很多，可能是飛機外形不對稱導致氣動力不對稱，也可能是起落架有問題；高速滑行是來確定飛機的氣動力確實與設計值吻合，只有這樣才敢飛。因此，在高速滑行階段，飛機必須進行抬前輪再放下的試驗，也就是說當飛機滑行到一定速度後拉桿抬頭，這時飛機的氣動力應該能夠使前輪抬起來。接著再推杆，飛機前輪還能再回到地面。在抬前輪和落前輪過程中，飛機要能保持平衡。然後把實際獲得的氣動力參數拿回去和風洞吹風的數據比較，修正計算模型。對於現代戰鬥機而言，低速滑行速度為30～80千米/小時、中速滑行速度為100～180千米/小時、高速滑行速度為200～240千米/小時。

需要強調的是，高速滑行是有較高風險的，這就要求試飛員、現場指揮員和所有飛行保障人員都應把高速滑行當作飛機首飛來對待並且做好相應準備工作，因為飛機在高速滑行中可能提前離地，此時如果通過收油門和剎車中斷滑行可能會因為跑道長度不夠而造成嚴重事故，也可能由於高速滑行時飛機飛行品質不好，飛機出現人機組合不安定，在這種情況下可能將飛機加速升空要比強行地面減速剎車更為安全。例如美國YF-16戰鬥機當年在高速滑行時就由於產生橫向駕駛員誘發震盪（PIO），試飛員急中生智，推油門帶杆，使飛機離地飛行而意外地實現了首飛。為了保證地面滑行不衝出跑道，首先要在跑道上設置標誌點，以便讓試飛員目視飛機相對跑道的位置，使其做到心中有數。

首飛的那些事兒

在高速滑行之後，飛機就可以進行首飛了。首飛應達到的技術目標是：檢查在首飛狀態下，飛機結構和飛機系統工作是否正常；飛機飛行品質是否滿足要求；飛機是否存在氣動伺服彈性不穩定和其他不正常震動。根據這個目標，首飛安排的試飛課目一般包括：平飛巡航、緩慢推拉油門（小速度迎角最大為15°～18°）、三向脈衝操縱（單脈衝或倍脈衝，幅值從1/4～1/2 操縱行程）、小範圍滾轉（滾轉角30°～60°）、從一側到另一側定值滾轉 BTB（左30°～右 30°，適當保持俯仰姿態，不要求保持過載），小範圍協調側滑（側滑角不大於8°）。出於安全考慮，首飛飛機都不收起落架，這樣既能防止出現收了放不下的情況，也可以測試起落架放下時的飛行性能。而對於現代戰鬥機來說，首飛時發動機也不開加力，這樣做的目的是把飛機高風險和發動機高風險儘可能剝離。

新飛機的首飛通常都會選擇一個好天氣，能見度不低於507千米，沒有低雲和側風。首飛用的飛機應當儘可能減輕起飛重量，以最大限度減小起飛離地速度、縮短起飛滑跑距離，從而改善駕駛條件。擔任首飛的飛行員都必須是經驗非常豐富的試飛員，並且試飛員必須對首飛任務充滿信心。首飛中，試飛員將首次評述飛機的操穩特性、起飛著陸性能、動力裝置和駕駛設備等工作情況。一般輕型飛機的首飛時間為30到40分鐘，大型飛機為1到2小時。

運-20首飛，伴飛的是1架殲-15戰鬥機

在首飛時，通常會安排一個“跟班”，也就是伴飛飛機，其任務是在空中對首飛的飛機進行實時觀測、記錄飛行數據、拍攝照片和視頻，全力保證飛機在首飛過程中的安全。一旦首飛飛機出現問題，伴飛飛機的乘員會立刻向首飛飛機的機組人員發出警告，同時向地面管控人員報告，並引導首飛飛機安全降落。此外，伴飛飛機還將監測首飛的空中環境，確保不會有其他飛機闖入首飛的飛行航線。值得一提的是，伴飛飛機一般選擇雙座以上的飛機，這樣便於安排攝像師全程拍攝。例如殲-10首飛的伴飛飛機是雙座型殲教-7，殲-20首飛的伴飛飛機是雙座型殲-10S，C919首飛的伴飛飛機是東航旗下東方公務航空公司的萊格賽650噴氣式公務機，機號B3293。但凡事皆有例外，運20首飛時伴飛的就是一架單座型殲-15戰鬥機。

民用飛機的首飛是公開的，因為對新研製的民用飛機來說，首飛是其推銷市場的曝光良機，通過首飛可以向市場宣傳產品性能，以贏得市場的信譽。

後續試飛更復雜

首飛之後，新飛機將轉入調整試飛（也稱發展試飛）階段，儘管這個試飛階段的時間、工作量、範圍遠少於定型試飛，但其重要性卻不亞於定型試飛。一般來說，新機試飛前的計算、圖紙、文件和地面試驗等與新研製出的飛機有差異，試製過程中難免有一定的失誤和遺漏，甚至一個成功的部件或產品裝在新機上使用時卻不一定工作正常。新飛機調整試飛，就要讓其暴露出預想不到的設計和試製的不足。此外，新飛機試飛需要培訓空、地勤人員，他們對新機認識和掌握要有一個過程，在調整試飛中有時也會暴露出操作差錯，便於定型試飛時注意。只有將調整試飛中暴露出來的各種問題基本排除後方可轉入正常穩定試飛，才有利於定型試飛工作的開展和深入。由此可見，調整試飛的實質是暴露飛機由於設計、製造帶來並影響試飛正常進行的矛盾，並通過調整試飛這個階段來集中解決這些矛盾。換句話說，調整試飛的目的就是為使新飛機早日轉入定型試飛創造條件。

在調整試飛之後，新飛機將進入定型試飛（也稱鑑定試飛或驗證試飛），就是對經過調整試飛後已處於定型狀態的新飛機、發動機及機載設備等，為獲取性能數據並全面鑑定其是否達到戰術技術指標和使用要求而進行的試飛，其目的在於為型號定型投產提供試飛依據。

定型試飛是在國家飛行試驗研究基地進行，通常會投入多架原型機，以加快試飛步伐。新飛機進入定型試飛後還可能進一步暴露出調整試飛中未發現的缺陷，這樣還需做進一步的調整試飛。

定型試飛在飛機的所有試飛中是風險最大、耗時最長、課目最多的試飛階段。特別是對新研製的作戰飛機來說，在這一階段，從基本飛行性能到邊緣課目，從航電系統到機載武器都要根據試飛大綱進行全面測試，其中航電系統和機載武器試飛佔到試飛總量的60%070%。

美國波音787-9客機首飛

對於普通人來說，雖然不一定了解定型試飛，但是一般都聽過顫震、失速、螺旋、低空俯衝試飛等名詞，這些都是定型試飛中的邊緣課目，也是高難試飛課目。

顫震試飛是探索最大飛行速度的國際I類高風險試飛課目，也是一切試飛課目的基石。顫震是彈性飛機在氣流中發生的發散自激震動，是由非定常空氣動力、慣性力以及彈性力耦合在一起所引起的。當飛機的飛行速度大於某一臨界速度後，偶然的小擾動都會引起飛機震幅持續增大的震動，直至震動無限擴大導致機毀人亡。失速則是指飛機在正常狀態飛行中，因為氣流的干擾或其他原因而突然上仰，而且超過了臨界迎角，這時飛機便會突然失去速度，造成缺少足夠的升力。在失速狀態下，飛機無法保持正常的飛行狀態，會形成可怕的難以控制的自轉。此時，飛機又會在重力的作用下，一邊自轉，一邊不自由地沿小半徑的螺旋線下降，這種危險的飛行狀態就是失速尾旋。世界上很多軍用飛機失事都是失速尾旋造成的，例如美國和俄羅斯在進行這項試飛時損失飛機數十架，犧牲飛行員數十人。所以，試飛一旦通過了顫震和失速課目，那麼在飛行包線內的任何飛行都是安全的。

在定型試飛過程中，還要進行飛機的環境適應性的課目（如大側風、高溫、高溼、高寒、高原、噪聲、自然結冰等）試飛，作戰飛機則需要增加戰場適應性（如電磁環境）、作戰效能等方面的試飛。此外，現代飛機對於可維護性極其重視，例如一型飛機雖然性能很好，但是維護非常複雜，那麼也不能算是好飛機，所以試飛對於可維護性方面的考核也越來越高。

定型試飛完成後，接著進行使用試飛，也就是由使用單位對飛機在各種擬定的使用條件下，考核是否滿足使用要求而進行的試飛。主要內容包括在實際使用條件下全面考核飛機使用性能，研究有效的使用方法、最佳作戰方案和訓練方案；為編寫和修訂飛行手冊、條令、條例、規程等技術文件獲取必需的補充數據；確定新機維護人員的組織編制和技術訓練要求；確定外場的後勤保障條件；進行飛行和機務訓練，培養飛行員和機務人員。同時也為進一步暴露和發現設計缺陷，為改進改型提供線索與依據。

而對已經批准定型投產的批生產飛機還要進行出廠試飛，也就是按照訂貨方和製造廠簽訂的合同，為檢驗飛機生產質量而進行的試飛，一般分為交付試飛和抽查試飛兩種。

最後，訂貨方將根據訂貨合同規定的驗收項目，對飛機及其系統和機載設備的基本性能和質量進行驗收考核來實施驗收試飛，通常是由訂貨方派飛行員到製造廠去進行試飛。

（本文作者/石宏 ）