直升機最大最小旋翼轉速試飛研究

于海龍， 王之瑞

(1.哈爾濱飛機制造有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150066；2.空軍試飛局第二試飛大隊，黑龍江 哈爾濱 150060)

直升機最大最小旋翼轉速試飛研究

于海龍1， 王之瑞2

(1.哈爾濱飛機制造有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150066；2.空軍試飛局第二試飛大隊，黑龍江 哈爾濱 150060)

根據適航條例FAR21部和FAR29部的要求，直升機使用限制應制定最小和最大無動力轉速，并規定必須經結構和飛行試驗證實這些限制上下有適當余量。關鍵件必須按高于批準的最大轉速的5%和低于批準的最小轉速的5%進行設計和試驗；有動力必須制定最小有動力轉速，并在整個試飛包線范圍內旋翼轉速不低于制定的最小旋翼轉速。文章著重介紹了以單變量、小增量的試飛方法，安全可靠地試飛出直升機最大最小旋翼轉速,并給出了旋翼轉速邊界的判斷方法和試飛結果。

不可超越速度；有利爬升速度；設計速度；遙測系統；監測系統

0 引言

直升機最大、最小旋翼轉速試飛具有極大的風險性，采用正確的試飛方法和恰當的保障條件，可以大大提高試飛的安全性和有效性，并能保證采集的數據可靠、實用。

1 直升機最大、最小旋翼轉速適航要求[1-2]

1.1 無動力限制

無動力或自轉轉速限制由設計制定，通過結構試驗驗證，并在飛行試驗期間進一步證實。關鍵件必須分別至少按高于經批準的最大轉速的5%和低于經批準的最小轉速的5%的轉速進行設計和試驗。

1.2 有動力限制

必須制定最小有動力旋翼轉速，以使它不小于按結構制定的最小旋翼轉速。最小有動力轉速也不能小于旋翼航空器飛行試驗驗證期間任何嚴重機動中所達到的那些值。不像無動力情況那樣，要求經驗證的值與限制值之間有5%的余量。

1.3 FAA合格審定政策(第70節評審要求)

要求以最大連續功率(超過最大持續溫度限制可能產生的最大連續扭矩)在VNE速度下做左右30°側傾的“旋翼不平穩性”飛行演示。為給駕駛員提供一定的不平穩性裕度，FAA要求機動演示在VNE下完成30°側傾轉彎而不產生過大的不平穩性。應以最大旋翼轉速和最小轉速限制值進行該機動。在飛行載荷測量期間，應對此狀態進行檢查，并記錄有關數據，以保證在此“不尋常”狀態下不會產生危險載荷。

1.4 電調發動機試飛要求

鑒于目前世界直升機發展水平，所有新型直升機基本上都配備電燃調發動機，能夠自動調節直升機旋翼轉速在最有效的恒定轉速上，可以斷定直升機最大、最小旋翼轉速試飛要求，如圖1。

圖1 電燃調直升機最大、最小旋翼轉速試飛要求

2 試飛所需設備

1)載荷測試設備，能夠測試全機重要部位載荷數據。

2)振動設備，能夠測試全機重要部位振動數值。

3)操縱位移設備，能夠測試操縱系統各軸操縱余量。

4)發動機參數傳輸設備，能夠傳輸發動機參數。

5)大氣數據測試設備，能夠測試直升機高度、速度、大氣溫度、大氣壓力。

6)遙測設備，能夠把載荷數據、振動數據、操縱位移、發動機參數、大氣數據傳到地面站，進行實時監控，并能及時指揮試飛員。

7)監測設備或伴飛飛機，能夠全面觀察到直升機試飛狀態和整機情況，發現直升機有損壞或危險狀態及時提醒，必要時可進行救助。

3 試飛方法

3.1 有動力Vne、Vd的確定

3.2 無動力Vne、Vd的確定

3.3 旋翼最大轉速、最小轉速試飛

3.3.1 旋翼最大、最小轉速限制

旋翼最大、最小轉速受噪音、前行槳葉壓縮比、后行槳葉失速、槳尖最大速度、旋翼動量等限制，如圖2。

圖2 旋翼轉速限制

3.3.2 旋翼槳尖馬赫數計算公式

3.3.3 有動力旋翼最大、最小轉速試飛方法

有動力旋翼最大、最小轉速即為有動力Vne狀態下左右轉彎30°和有動力Vd狀態旋翼轉速在正常轉速范圍即可。也就是只要Vne轉彎符合要求，Vd能正常達到，旋翼轉速在電調調節下始終保持穩定轉速，有動力旋翼最大、最小旋翼轉速試飛就圓滿完成。

3.3.4 無動力旋翼最大、最小轉速試飛方法

4 試飛數據及曲線

按照適航要求和上述試飛方法，ALOⅢ型直升機進行了旋翼最大、最小轉速試飛，取得了非常良好的試飛效果。該型號機Vmp為70kt，Vne為80kt,Vd為90kt,最大旋翼轉速為400 rpm，最小旋翼轉速為300 rpm。圖3給出了旋翼轉速、重量、重心、速度等信息。圖4-圖9給出了不同速度點擴展旋翼轉速的試飛曲線，給出了操縱位移、旋翼轉速、速度、下降率、振動水平等數據。

圖3 直升機速度與旋翼轉速

圖4 Vmp旋翼轉速和操縱位移

圖5 Vmp旋翼轉速、下降率和振動值

圖6 旋翼轉速和操縱位移

圖7 Vne旋翼轉速、下降率和振動值

圖8 Vd旋翼轉速和操縱位移

圖9 Vd旋翼轉速、下降率和振動值

5 結論

按照單變量、小增量的步進法試飛邊際科目，不但能保證試飛安全，還能全面檢查直升機的各種狀態，增加試飛員的試飛信心，讓試飛員全面了解直升機，能給出全面的試飛數據。

[1] CCAR-27-R1 中國民用航空規章第27部，正常類旋翼航空器適航規定[S]. 2002.

[2] CCAR-29-R1 中國民用航空規章第29部，運輸類旋翼航空器適航規定[S]. 2002.

[3] Zyl P van.NR EXPANSION TEST PROCEDURES[Z].南非試飛員學院理論教材.

[4] Rotor Speed Envelope Test Of ALOⅢ[Z].ALOⅢ型機旋翼轉速包線試飛報告.

The Helicopter Maximum and Minimum Rotor Speed Flight Test Investigation

YU Hailong1，WANG Zhirui2

(1.AVIC Harbin Aircraft Industry Group CO.,LTD， Haerbin 150066, China； 2.Air Force Flight Test Office Second Group， Haerbin 150060, China)

Based on the Airworthiness Standards FAA FAR Part 27 and Part 29, the helicopter must be established maximum and minimum rotor speed with power off. The limitation of the rotor speed should be proved by flight test and helicopter configuration confirmed. The minimum rotor speed should be not exceed during the throughout type tests and flight. This text mainly introduced the method using single variable and small increment to test out helicopter maximum minimum rotor speed safely. In the end this text gave the test results and the judging method of rotor speed boundary.

never exceeded velocity； maximum endurance speed； design speed；telemetering system；monitoring system

2016-03-10 作者簡介：于海龍(1968-)，男，河北圍場人，大學本科，高級工程師，現為試飛工程師。

1673-1220(2016)02-056-04

V217+.3

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