民用飛機抖振特性試飛方法研究

匡群　陶嫣紅　徐南波

【摘 要】本文以某型民用飛機為背景，闡述了確定飛機抖振特性和抖振邊界的重要性，在抖振特性適航要求的基礎上，給出了抖振特性試飛方法，可應用于民用飛機抖振特性的適航驗證。

【關鍵詞】抖振特性；試飛方法

【Abstract】Based on a certain civil aircraft，the significance of conforming characteristics and boundary of vibration and buffeting are depicted. Based on the airworthiness requirements，flight test methods are introduced.The flight test methods of vibration and buffeting can be used in civil aircraft vibration and buffeting certification.

【Key words】Vibration and Buffeting；Flight Test Method

0 引言

抖振，是指飛機上由于邊界層分離或湍流引起的結構或部分結構的不規(guī)則振動。抖振試驗，是對抖振特性和抖振包線的試驗，其目的是通過抖振試飛來確定飛機的抖振包線，在抖振包線上進行一些必要的試飛，來考察飛機在抖振包線附近的特性，并評估這些特性是否滿足適航要求。抖振特性試飛難度大、風險高，關系到飛機的飛行安全。本文結合抖振特性的適航要求，給出抖振特性試飛的方法。

1 抖振特性適航條款要求

抖振必須滿足CCAR 25.251振動和抖振的要求：

a）飛機必須通過飛行演示在任何很可能的運行情況下，都不會發(fā)生任何妨礙繼續(xù)安全飛行的振動和抖振。

b）必須通過飛行演示飛機的每一部件，在不超過演示俯沖速度（VDF/MDF）的任何相應速度和動力條件下，不會發(fā)生過度的振動。必須使用驗證過的最大速度來按第25.1505條的要求制定飛機的使用限制。

c）除本條d）的規(guī)定外，在正常飛行中，包括巡航期間的形態(tài)變化，不得存在強烈程度足以干擾操縱飛機、引起空勤人員過度疲勞或引起結構損傷的抖振狀態(tài)，在上述限度以內(nèi)的失速警告抖振是允許的。

d）在速度直到最大使用限制速度（VMO/MMO）的直線飛行巡航形態(tài)，不得有可覺察的抖振，但失速警告抖振是允許的。

e）對于設計俯沖速度（MD）大于0.6或最大使用高度超過7600米（25000英尺）的飛機，必須按飛機申請審定的空速或馬赫數(shù)、重量和高度范圍，確定其巡航形態(tài)下發(fā)生可察覺抖振的正機動載荷系數(shù)。該載荷系數(shù)、速度、高度和重量的包線必須為正常運行提供足夠的速度和載荷系數(shù)范圍。可能發(fā)生的無意中對抖振邊界的超越，不得導致不安全的狀態(tài)[1]。

2 驗證方法

通過飛行試驗進行VDF/MDF演示、平飛加速到VMO/MMO、收斂轉(zhuǎn)彎飛行和拉桿機動飛行，驗證飛機發(fā)生抖振的機動包線和機動穩(wěn)定性，表明對適航條款的符合性。通過飛行試驗結果分析飛機的抖振邊界，繪制抖振包線，確定抖振邊界。試飛驗證內(nèi)容如下：

a）抖振演示

VDF/MDF演示：飛行試驗從VMO/MMO配平狀態(tài)開始，推力不超過最大連續(xù)推力；加速到VDF/MDF，打開減速板，以1.5g的載荷系數(shù)改出；

VMO/MMO平飛：在重心前限使用名義巡航馬赫數(shù)0.78建立初始配平狀態(tài)，再使用最大連續(xù)推力將飛機在1.0g飛行中加速到VMO/MMO。演示在直到VMO/MMO的任一速度的直線飛行中是否出現(xiàn)可察覺的抖振；

b）確定抖振邊界

前重心，速度從失速抖振速度直到VMO/MMO，確定初始抖振邊界。

c）抖振特性

后重心，轉(zhuǎn)彎半徑逐漸減小的轉(zhuǎn)彎（或拉桿機動）：后重心，小重量；飛機配平，進行收斂轉(zhuǎn)彎，直到接近抖振開始；除非存在足夠的抖振或其它現(xiàn)象（自然的、人工的或兩者組合），其強度能強烈而有效地制止駕駛員進一步施加使飛機抬頭的縱向操縱力，從而使飛機不會有超過限制載荷系數(shù)的危險，否則對飛機的評定應進行到能在2.5g左右[2]。

試飛狀態(tài)點見表1。

3 結論

本文介紹了民用飛機抖振特性試飛的重要性，在此基礎上，結合適航規(guī)章第25部《運輸類飛機適航標準》和《運輸類飛機合格審定飛行試驗指南》，介紹了民用飛機抖振特性試飛方法，可應用于民用飛機抖振特性適航驗證。

【參考文獻】

[1]中國民用航空規(guī)章.第25部運輸類飛機適航標準[S].27.

[2]ANM-110.Flight Test Guide for Certification for Transport Category Airplanes [S].142-146.

[責任編輯：田吉捷]