多發(fā)飛機(jī)航向操縱特性研究

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.014

摘 要：多發(fā)螺旋槳飛機(jī)航向操縱特性復(fù)雜，涉及螺旋槳滑流和單發(fā)/雙發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)失效等因素，是飛行品質(zhì)的重要組成部分，對(duì)于飛行安全有重要的意義。研究了針對(duì)航向操縱特性的靜平衡方程計(jì)算方法和六自由度飛行仿真計(jì)算方法，解讀了航向操縱相關(guān)的適航要求，并針對(duì)某大型多發(fā)螺旋槳飛機(jī)航向操縱特性進(jìn)行了理論計(jì)算和適航符合性研究，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：多發(fā)螺旋槳飛機(jī) 航向操穩(wěn)特性 飛行仿真計(jì)算方法 適航符合性

中圖分類號(hào)：V211 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）04（b）-0014-03

Multi-propeller Aircraft Heading Control Characteristics Research

Qiao Yuqing

（China Aviation Industry General Aircraft Institute，Zhuhai Guangdong，519040，China）

Abstract：Multi-propeller aircraft heading control characteristics is complex， involving the propeller slip flow and single/ twin engine failure and other factors. It is an important part of flight quality， having important significance for flight safety .The static balance equation calculation method and the six-degree-of-freedom flight simulation method are being studied， and the related airworthiness requirements are interpreted. The theoretical calculation and suitability of a large-scale multi-propeller aircraft is being done， which has a certain value of engineering applications

Key Words：Multi-propeller aircraft；Heading stability characteristics；Flight simulation calculation method； Airworthiness compliance

多發(fā)螺旋槳飛機(jī)航向操穩(wěn)特性比單發(fā)飛機(jī)復(fù)雜，螺旋槳滑流和失效發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生較大的偏航力矩，增加飛機(jī)航向操縱難度，航向操縱特性的適航符合性驗(yàn)證一般需要地面試驗(yàn)或飛行試驗(yàn)的方法進(jìn)行驗(yàn)證，時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本很高。通過理論計(jì)算，可以有效提高操穩(wěn)特性評(píng)估效率和保障試飛安全。理論計(jì)算主要分為靜平衡方程計(jì)算和六自由度飛行仿真計(jì)算。

1 研究方法

1.1 靜平衡計(jì)算方法

縱向平衡方程：

2 航向操縱特性研究

2.1 適航要求

CCAR25部中航向操縱相關(guān)條款為25.147條（a）和（b），以低速飛行狀態(tài)下、單側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)失效時(shí)的偏航機(jī)動(dòng)飛行作為檢驗(yàn)方向舵操縱效能的依據(jù)。條款要求在單側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)失效后，飛機(jī)保持機(jī)翼水平，即不需產(chǎn)生傾斜角，就能產(chǎn)生規(guī)定的偏航要求。

該文以某大型多發(fā)螺旋槳飛機(jī)為例，演示航向操縱特性適航符合性驗(yàn)證的方法。

2.2 計(jì)算結(jié)果

2.2.1 向工作發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)偏航

在保持機(jī)翼基本水平的情況下，兩臺(tái)臨界發(fā)動(dòng)機(jī)失效后航向操縱足夠，可以使飛機(jī)向工作發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)偏航，見圖1、圖2、圖3。

2.2.2 向不工作發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)安全地作直到15°的合理的航向突然改變

兩臺(tái)臨界發(fā)動(dòng)機(jī)停車，在機(jī)翼基本保持水平情況下，飛機(jī)航向操縱足夠，能在8 s左右向不工作發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)作15°的航向改變。值得注意的是，此時(shí)方向舵應(yīng)逐步向右偏轉(zhuǎn)（而不是直接到最大舵偏），同時(shí)副翼協(xié)調(diào)控制滾轉(zhuǎn)角在較小的范圍（±5°以內(nèi)），見圖4、圖5、圖6。

2.3 小結(jié)

25.147（b）條要求飛機(jī)在雙發(fā)停車以飛行時(shí)，必須能在機(jī)翼保持水平情況下，使飛機(jī)向工作發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)偏航和向不工作的臨界發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)安全地作直到15°的合理的航向突然改變。

算例中，雙發(fā)失效后飛機(jī)航向操縱效率足夠，在機(jī)翼基本保持水平情況下，可使飛機(jī)向工作發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)偏航和向不工作的臨界發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)安全地作直到15°的合理的航向突然改變。

3 結(jié)語

該文研究了多發(fā)飛機(jī)航向操縱特性，介紹了靜平衡方程計(jì)算方法和六自由度飛行仿真計(jì)算方法，分析了適航條款對(duì)航向操縱特性的要求，并以某大型多發(fā)螺旋槳飛機(jī)為例，通過航向操縱特性仿真研究，演示了相應(yīng)的適航符合性驗(yàn)證方法，從而能夠制定出更有預(yù)測(cè)性和針對(duì)性的試飛方案，減小這些復(fù)雜試驗(yàn)科目的試飛風(fēng)險(xiǎn)，提供適航驗(yàn)證效率，具有一定的工程參考價(jià)值。

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