ARJ21飛機托錐法空速校準試飛

摘 要：托錐作為一種精度較高的測量系統，在現代飛機的空速校準試飛中有廣泛地應用，其也應用在ARJ21機型的空速校準試飛試驗。該文介紹了ARJ21機型的空速校準試飛試驗，歸納了托錐的實際使用情況，對傳感器校準、托錐選型等方面的注意事項進行了總結，認為托錐法可作為空速校準合格審定試飛中表明符合性的有效方法。

關鍵詞：托錐法 ARJ21機型 合格審定試飛

中圖分類號：V2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-00-01

根據CCAR25部要求，民用大型客機空速校準試飛試驗需要表明對如下適航條款的符合性：CCAR25.1323（b），（c），（d），（e）；CCAR25.1325（e）；CCAR25.1309（a）。

2012年，新支線飛機ARJ21-700開始進行空速校準合格審定試飛，過程中采用托錐法試飛獲取參考靜壓，進行數據分析及處理。該文對試飛試驗過程中所收獲的經驗進行了總結，認為托錐法可作為空速校準合格審定試飛中表明符合性的有效方法。

1 ARJ21飛機托錐應用

托錐作為一種精度較高的測量系統，在現代飛機的空速校準試飛中有廣泛地應用，其原理是在飛機的尾部加裝一個拖曳的錐體，錐體上安裝有一個靜壓孔，并通過管路連接至飛機內部，然后由壓力傳感器測量管內靜壓。若錐體離飛機足夠遠，其周圍的流場可認為是不受飛機影響，故可將此靜壓看作遠方來流靜壓，即參考靜壓。因此，假設飛機動壓測量沒有損失，采用拖曳錐體試飛，可計算飛機的參考空速，與大氣數據系統測量的空速相比，即可獲得空速系統的測量誤差。

此方法的優點是可在絕大部分的空速范圍內應用，且其對外部環境的要求偏低，所得數據穩定，也獲得了國內外適航當局的認可。

ARJ21-700飛機采用托錐法進行空速校準試飛，并分別對3架試驗機進行了改裝：2架機使用可收放托錐，1架機使用簡易托錐。試飛過程中，托錐所獲取數據能夠滿足空速校準系統的需要。

2 托錐使用經驗

2.1 托錐傳感器校準

參考靜壓作為空速校準試飛的主要數據，其精度要求極高，通常需要傳感器精度達到0.01%氣壓。為了保證所使用系統的精度在試驗時能滿足數據采集要求，有必要在試飛前對托錐系統傳感器進行校準。美國適航當局FAA對于測試儀器、被測儀器的校準報告有嚴格的要求（參見Section 21.39 Flight Test Instrument Calibration and Correction Report），這從側面印證了傳感器校準的重要性。

托錐傳感器校準的主要目的是校準傳感器的測量精度，由于托錐的壓力傳感器精度在長時間使用之后，其精度有可能出現降低或者零位漂移的現象，因此試驗前、或定期（短周期）對托錐傳感器進行校準也有助于提高數據的有效性。

2.2 托錐氣壓延遲考慮

在平飛時，托錐管路中的氣體壓力相對穩定，且靜壓不會產生變化，此時在傳感器上所測得的靜壓值即為尾錐靜壓孔上的值。當飛機在做爬升或下降運動時（高速空校），由于氣體的粘滯阻力效應，導致管路內氣壓的延遲，形成一個隨著管路而逐漸變化的壓力梯度，給測量參考靜壓帶來了一定誤差。因此，對托錐系統進行延遲分析，確定其影響在測量系統精度容許范圍內，是保證托錐測量數據有效性的必要條件。

2.3 托錐數據處理

由于飛機試飛時帶有一定俯仰角，若要采用托錐值計算參考靜壓，必須考慮拖錐系統的傳感器與ADC的傳感器的高度差。假定拖錐系統的傳感器與主ADC的傳感器之間沿飛機X向和Z向的距離分別為l1和l2，記飛機的俯仰角為θ，則飛機穩定平飛時，拖錐系統的傳感器與ADC傳感器之間幾何高度差應為（由于l2遠小于l1，故近似計算可用）。

然后需將ΔH換算成氣壓高度：

上式中Tstd為標準溫度，使用拖錐高度（未修正）計算而得；Tatm為周圍大氣溫度。

將拖錐系統壓力傳感器記錄的壓力換算成高度，記為HpTC，基準高度Hpc即為：Hpc=HpTC+ΔHp，將基準高度換算成壓力即為基準壓力。

2.4 托錐選擇考慮

ARJ21型號空速校準系統采用了兩種托錐改裝，一種為簡易的長度固定托錐，另一種為通過電機實現可收放的托錐。兩種托錐各有優缺點，可收放托錐在起飛著陸段可將托錐收起，避免其與地面摩擦而導致尾錐損害；簡易托錐可省去收放托錐導致對管路的壓迫，降低托錐漏氣的風險。

但是在合格審定試飛時，局方要求證明兩種托錐所得試飛結果具有相似性。這對表明符合性工作帶來了一定困難（基于國外專家經驗，還未有任何飛機的空速校準試飛是采用兩種不同的托錐），因此空速校準試飛試驗建議采用同一種、相似托錐改裝。

2.5 托錐漏氣問題

作為一種管路連接裝置，托錐系統的連接部位存在漏氣問題，尤其是可收放托錐，其在電作動收放過程中，會對管路進行壓迫，導致管壁疲勞、破裂。一旦檢測出漏氣，所采集數據將作為無效處理，可能導致多架次的無效試飛。因此，在飛行試驗前進行托錐氣密性試驗，有助于排除托錐漏氣問題，若使用簡易托錐，將極大降低托錐漏氣的風險。

3 結語

托錐法試驗相對簡單，且數據可靠性高，是一種比較成熟地空速校準試飛方法。通過科學地安排包括傳感器校準、長度確定、托錐選型等工作，可在前期避免托錐系統引入參考靜壓測量誤差，能夠作為空速校準合格審定試飛中表明符合性的方法。

參考文獻

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