多發(fā)飛機航向操縱特性研究

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)動機失效等因素，是飛行品質(zhì)的重要組成部分，對于飛行安全有重要的意義。研究了針對航向操縱特性的靜平衡方程計算方法和六自由度飛行仿真計算方法，解讀了航向操縱相關(guān)的適航要求，并針對某大型多發(fā)螺旋槳飛機航向操縱特性進行了理論計算和適航符合性研究，具有一定的工程應(yīng)用價值。

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

中圖分類號：V211 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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)螺旋槳飛機航向操穩(wěn)特性比單發(fā)飛機復(fù)雜，螺旋槳滑流和失效發(fā)動機會產(chǎn)生較大的偏航力矩，增加飛機航向操縱難度，航向操縱特性的適航符合性驗證一般需要地面試驗或飛行試驗的方法進行驗證，時間和經(jīng)濟成本很高。通過理論計算，可以有效提高操穩(wěn)特性評估效率和保障試飛安全。理論計算主要分為靜平衡方程計算和六自由度飛行仿真計算。

1 研究方法

1.1 靜平衡計算方法

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)動機失效時的偏航機動飛行作為檢驗方向舵操縱效能的依據(jù)。條款要求在單側(cè)發(fā)動機失效后，飛機保持機翼水平，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)螺旋槳飛機為例，演示航向操縱特性適航符合性驗證的方法。

2.2 計算結(jié)果

2.2.1 向工作發(fā)動機一側(cè)偏航

在保持機翼基本水平的情況下，兩臺臨界發(fā)動機失效后航向操縱足夠，可以使飛機向工作發(fā)動機一側(cè)偏航，見圖1、圖2、圖3。

2.2.2 向不工作發(fā)動機一側(cè)安全地作直到15°的合理的航向突然改變

兩臺臨界發(fā)動機停車，在機翼基本保持水平情況下，飛機航向操縱足夠，能在8 s左右向不工作發(fā)動機一側(cè)作15°的航向改變。值得注意的是，此時方向舵應(yīng)逐步向右偏轉(zhuǎn)（而不是直接到最大舵偏），同時副翼協(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）條要求飛機在雙發(fā)停車以飛行時，必須能在機翼保持水平情況下，使飛機向工作發(fā)動機一側(cè)偏航和向不工作的臨界發(fā)動機一側(cè)安全地作直到15°的合理的航向突然改變。

算例中，雙發(fā)失效后飛機航向操縱效率足夠，在機翼基本保持水平情況下，可使飛機向工作發(fā)動機一側(cè)偏航和向不工作的臨界發(fā)動機一側(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)飛機航向操縱特性，介紹了靜平衡方程計算方法和六自由度飛行仿真計算方法，分析了適航條款對航向操縱特性的要求，并以某大型多發(fā)螺旋槳飛機為例，通過航向操縱特性仿真研究，演示了相應(yīng)的適航符合性驗證方法，從而能夠制定出更有預(yù)測性和針對性的試飛方案，減小這些復(fù)雜試驗科目的試飛風(fēng)險，提供適航驗證效率，具有一定的工程參考價值。

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