在佛罗里达狭长地带的八月天，热带的炎热仿佛能把万物蒸熟。联合包裹服务公司的司机们将湿毛巾搭在额头上。海盗主题的迷你高尔夫球场闪烁着海市蜃楼般的光芒，空无一人。然而，离海湾汽车旅馆和沙滩购物中心仅几英里远的地方，像柯克·帕里什这样的工程师却正面临着他们一生中最糟糕的暴风雪。他们裹着厚重的派克大衣，冷启动他们的皮卡，直接驶入刺骨的、零下40度的暴风雪中。在室内。
“看到室内暴风雪真是太疯狂了，”帕里什说，他是福特汽车公司的一名柴油工程师，他的工作是确保你的F-150在普拉德霍湾的极端条件下能够启动和运行。为了证明这一点，并在它做不到时进行调整，他每年夏天都会前往埃格林空军基地的麦金利气候实验室。这个实验室分布在几栋建筑中，是世界上最大的室内天气测试设施，几乎可以模拟任何气象灾害：冰雹、腐蚀性雾、暴雨（每小时高达27英寸）、165华氏度的高温、丛林湿度以及每小时40英里的沙尘暴。
该实验室自1947年以来一直在运行，当时美国陆军航空兵（现为空军）开始在那里评估军用飞机。几年后，它向军方其他部门开放，并在20世纪80年代末向私营公司开放。此后，它一直作为各种消费品的试验场，从福特卡车到固特异雪地轮胎，再到谷歌的互联网传输气球“环球飞艇”。它是大多数寻求FAA认证的商用喷气式飞机最终的停靠站。而且，该实验室测试了美国几乎所有军用飞机，包括诺斯罗普·格鲁曼公司的B-29轰炸机、洛克希德·马丁公司的C5“银河”运输机（几乎碰到了天花板），以及F-35联合攻击战斗机。“我无法告诉你有什么军用飞机没有经过这里，”实验室主任德维恩·贝尔说，他在26年的任期内目睹了数百架喷气式飞机进出。
在四月中旬的一天，贝尔正在协调至少十几种各种品牌和尺寸产品的物流。它们或即将到来，或即将离开，或恳求在他的日程表中获得一个位置。他预计今年晚些时候会迎来庞巴迪环球7000，一款新型超远程公务机。“事实上，我们收到了各种各样的请求，”他说。“我们正在和一家生产海上钻井设备的公司洽谈。我昨天接到一个公司的电话，他们想运来一台吹雪机。”
许多产品需要在恶劣天气下保持性能的企业，会将他们的靴子、帐篷、手套、飞机、船只和卡车暴露在自然母亲的直接攻击之下。但是，等待她降下最恶劣的天气，并将其均匀地施加在偏远地区（如北极或亚马逊）的原型产品上，是一项耗时巨大的工作。而且还会侵蚀研发预算。此外，在恶劣条件下准确测量结果和追踪问题，然后重复进行，非常困难。而且，这难道不是科学方法的本质吗：复制实验，为怀疑者提供可靠的证据证明你的产品有效？
事实上，这是一个鲜为人知的二战时期美国陆军航空兵指挥官的精明见解：阿什利·麦金利中校。他曾驻扎在美国阿拉斯加的拉德菲尔德基地，这位前飞行员曾在1928年和1929年拍摄过美国探险家理查德·伯德的南极探险照片。他负责陆军的寒冷天气测试部门。全球战争在即，军队必须在各种极端环境下作战，从北极苔原到远东雨林。麦金利发现将物资运往阿拉斯加费用昂贵。而在户外进行多变的天气测试，结果参差不齐。他认为，按需创造天气并在受控条件下进行测试，成本只有十分之一，会更有效率。1943年9月，寒冷测试项目迁至交通便利的佛罗里达州西北部海湾海岸的埃格林机场。四年后，新建的主舱开始测试第一批飞机。在接下来的50年里，该实验室测试了约300架飞机和2000件其他设备，包括导弹、炸弹、榴弹炮和悍马车。
在20世纪90年代初，实验室的工程师、焊工和电工开始了一项耗资1亿美元的全面重建，以容纳更大的飞机，并安装更新的制冷和加热设备，以及电气和蒸汽设备。1997年重新装修完成后，该中心扩大了其商业客户名单。随着军事装备变得越来越复杂，进入测试阶段的时间也越来越长。因此，贝尔说，商业客户“帮助支付账单”。
如今，该实验室有六个舱室。其中两个最极端的舱室于20世纪70年代初投入使用，以满足军方全球化的需求。在盐雾腐蚀试验舱（长50英尺，宽16英尺，高16英尺）中，技术人员可以喷洒腐蚀金属的氯化钠，以测试其耐腐蚀性。阳光、风、雨和沙尘试验舱（长50英尺，宽50英尺，高30英尺）装有风扇，可以吹出每小时40英里的沙尘暴，就像你在YouTube上看到的阿富汗美军士兵发的视频一样。为了更好地模拟在中东海湾国家停留的情况，技术人员可以打开最高可达165华氏度的加热灯，烘烤坦克、雷达系统、导弹发射器、飞机牵引车和陆军运输车。麦金利实验室的员工最近对一款新的陆军发电机进行了验证，这款发电机将放置在“小帐篷城”外面，“贝尔说，为空气、过滤和电气系统供电。
然而，麦金利实验室的主要景点是其主舱。主舱宽252英尺，深260英尺，最高处高70英尺，其巨大的尺寸使实验室能够测试极大型的飞机。从它那200吨重的钢制大门进出的最著名的飞机包括波音787梦想客机，它于2010年在这里获得了其恶劣天气下的飞行资质，以及洛克希德C-5M“银河”运输机，这是美国军队列装过的最大飞机。
主舱的主要模式是高温和低温。在高温测试期间，工作人员可以使用灯光烘烤飞机，或开启蒸汽通风口，同时用湿气将其浸没。灯光可以模拟24小时的太阳周期，从黎明开始，在140华氏度的炽热高温下达到顶峰，然后逐渐日落。工程师还将检查飞机的航空电子设备和通信电子设备是否能正常工作。“大多数电子设备在寒冷时工作良好，在炎热时则不然，”波音公司的研发和技术经理汤姆·桑德森说，他也是787的飞行测试总监。
该实验室的闭环低温模式是为了应对温度计的另一端而创建的。为了制造深度冷冻，该系统的工作原理就像你家里的空调一样。它冷却液体制冷剂，通过一些盘管，然后将空气吹过它们。然后回收室内的冷空气，使其进一步冷却。但这可不是窗式空调。麦金利的超大型压缩机可以运行1200马力（相当于拥有布加迪的动力源）。其六个主冷却盘管高10英尺，配备100马力的管道风扇，每分钟可输送78,500立方英尺的空气。贝尔的团队需要大约12个小时才能将舱室温度降至零下40度，这是模拟在加拿大北极或西伯利亚的停机坪上过夜的首选温度。在将787冷浸12小时后，波音的工程师们进行了教科书式的重启：排空液体，保养液压系统，并使用辅助动力装置加热客舱，就像他们准备搭载乘客一样。
麦金利实验室的员工实际上并不测试飞机或任何进出其舱室的设备。那是企业员工和试飞员的工作。由于这些机器是原型机，它们被安装了数千个传感器，通常还伴有30到40名工程师，其中十几人可能会在测试期间坐在飞机内部。麦金利可以将一根电缆从飞机连接到仪器室，实验室的技术人员可以在那里为客户记录发现。“这对我们来说只是原始数据，”贝尔说。“我们不知道这些数字意味着通过还是失败。”
当一架飞机在主舱内启动引擎时，真正的工程乐趣就开始了。空气压力的物理原理表明，这样做可能会摧毁整个建筑及其中的一切。喷气发动机每秒可以吸入1000磅空气。如果不采取预防措施，这种力量会把机库的墙壁拉倒。因此，贝尔的团队必须以与发动机消耗相同速率的速度向机库供给空气。他们通过一种称为“空气补充系统”的装置来实现这一壮举，并维持目标温度。
对于低温测试，工程师们将一种名为R30或二氯甲烷的强大制冷剂超冷却至零下70度或更低。然后，他们将这种混合物通过一组盘管，同时风扇将新鲜空气吹过盘管，产生一股强大的风，通过管道进入主舱，温度略低于零下40度的目标温度。在那里，喷气发动机吸入空气，并通过排气管将其排出。
“系统没有任何自动化，”贝尔说。“我们有一个制冷操作员戴着耳机与驾驶舱内的飞行员通话。当飞行员加大油门时，他会告知空气补充操作员，获得继续前进的许可，我们的操作员会加快空气补充风扇的速度以匹配他的气流质量，并操纵阀门来控制流体的来回流量，以便我们能够控制温度。”
2014年9月24日，麦金利实验室迎来了有史以来最具挑战性的测试之一，当时一艘小型拖船将洛克希德公司的F-35B拖入主舱，进行了为期六个月的严酷天气测试。“这对本设施来说是一次重大的、重大的测试，”贝尔说。“我们必须做的准备工作与以往一样，但规模要大得多。”
这次设置非常复杂。实验室狂暴的天气制造者们必须将各种气候极端条件施加在F-35B上，同时其发动机和涡轮风扇以悬停和飞行速度喷射，产生40,000磅的推力——但实际上并没有悬停或飞行。
F-35B必须离地面13英尺高，以容纳其排气管，该排气管可以旋转90度，并允许战斗机垂直起降。麦金利实验室的工作人员将飞机固定在水泥地面上，通过将管道连接到起落架上，并将其连接到工字梁框架上。焊工建造了一个定制的管道系统来收集这架超级飞机的所有排气。
在工程师们花费数周时间评估了飞机在极端温度下的表现后，试飞员比利·弗林恩登上了飞机进行飞行测试。从来没有人曾在建筑物内启动过F-35B。几十名工程师和政府官员挤在一个便携式驾驶舱内，就在飞机机翼尖旁，监控着数百个数据馈送，弗林恩完成了起飞前检查。“我不会说我 ever 感到害怕，”弗林恩说，“但我真的很、真的很想知道，在这样一个没有地方可以弹射的建筑物里启动这架喷气式飞机是什么感觉。”占地4000平方英尺的测试平台是麦金利实验室组装过的最大规模的装置。当弗林恩启动引擎并加大油门时，他感受到了往常飞行的冲力，但飞机——以及整个建筑——都纹丝不动。“当你感受到这一点，并且你被固定在一个平台上时，”他说，“那是一个非常、非常酷的把戏。”
弗林恩在驾驶舱内坐了好几天，测试发动机在零下40度的北极严寒和由20英尺高的喷雾杆（每根有300个雾化喷嘴）制造的冰雹中运行的情况。“我们必须确保冰不会在实验室的风洞中积聚，”参与测试的洛克希德工程师马克·汤普森说。“你想确保它不会有一大块飞向你的飞机。”
在接下来的几个月里，F-35B的数百个系统参数在几十种恶劣天气情景下得到了测试。工程师们检查了机油，它在寒冷时会变得粘稠，确保它能在零下40度的低温下深入发动机。他们测试了飞行员的显示屏，确保它在120华氏度的高温下不会出现故障，仍然允许操作员锁定100英里外的敌方目标。
你可能会认为任何参与一款1亿美元隐形飞机项目的人都会对他们学到的东西含糊其辞，但弗林恩和汤普森发誓他们说得很坦诚——而且这架喷气式飞机的表现比预期的要好。“计算模型很准确，”汤普森说。“这次测试我们真的没有感到意外。”
据报道，这一切的费用高达每天25,000美元，弗林恩认为这比替代方案要好：在全球各地追逐恶劣天气，并寄希望于最好的结果。“这是世界上唯一一个我们可以将所有条件精确到极致的地方。并且可以一遍又一遍地重复，就像在受控的科学实验中一样。”
或者他可能只是感激这项专业知识使他能够全油门启动发动机而不至于使建筑物坍塌并压死里面所有人。“我记得当时在想，”他说，“如果有什么不对劲，这绝不是我希望出现在我的讣告中的内容。”
本文最初发表于《大众科学》杂志的“极端天气”特刊。
