大型飛機試飛性能降低測定方法

張繼英

【摘 要】飛機在試飛中有時會出現(xiàn)試飛得到的飛機性能與設(shè)計不相符的情況，通常是由于飛機阻力增加或者發(fā)動機推力減小造成的。本文介紹了流譜觀測法和測壓管法，用于確定飛機阻力增加的原因；通過測量和計算得到發(fā)動機推力偏差，根據(jù)相應原因，通過設(shè)計優(yōu)化，使飛機性能滿足設(shè)計方案的要求。

【關(guān)鍵詞】試飛；廢阻；流譜觀測；測壓法

0 引言

飛機設(shè)計制造完成后，在試飛階段有時會出現(xiàn)試飛中得到的飛機性能與設(shè)計不相符的情況。這種性能偏差通常是由于飛機阻力增加或者發(fā)動機推力減小造成，主要包括以下原因：

1）由于結(jié)構(gòu)缺陷或者制造時的工藝誤差造成飛機的廢阻增加；

2）飛行中的氣動載荷使飛機結(jié)構(gòu)部件變形或制造中的工藝偏差破壞了飛機繞流的均勻度；

3）與發(fā)動機制造商根據(jù)標準試驗結(jié)果給出的推力相比較，安裝在飛機實際布局下的發(fā)動機推力變小。

本文分別介紹了用于確定飛行中阻力增加的方法和確定發(fā)動機推力偏差的方法。

1 阻力增加的確定

飛機阻力增加的原因可以通過試驗和計算來確定。與風洞試驗和計算結(jié)果相比較，飛機在飛行中阻力的增加可以解釋為當?shù)乩@流平滑度受到破壞，而繞流平滑度改變的原因是載飛行中載荷作用下結(jié)構(gòu)變形或者飛機制造與圖紙存在偏差。

可通過如下方法確定繞流被破壞的位置：

1）流譜觀測法：對貼有絲線的飛機進行試飛，通過攝像機記錄下飛機表面流譜，進行觀測研究；

2）測壓法：通過測壓管研究飛機表面的的壓力分布可以確定飛機結(jié)構(gòu)變形等是否導致繞流平滑度被破壞。

1.1 流譜觀測法

進行飛機流譜觀測試驗時，應將所有用于粘貼絲線的飛機表面去除塵土、油漬、進行清洗，用鉛筆將要粘貼絲線的結(jié)構(gòu)表面進行標記（機翼上做標記首先是襟翼收起狀態(tài)下，然后再做襟翼最大打開狀態(tài)時的標記）。

提前準備好黑色絲線用于制造絲線束， 需要粘貼絲線的部件表面積，對絲線數(shù)量進行初步估算，其中要考慮一定的備用線（約為10%-15%），以用于補充試驗中丟掉的線。將準備好的線束拆分成20根一綹，然后將線束剪為180mm長度，以備后續(xù)粘貼。

用100mm×60mm的條狀膠帶將線束貼在膠帶長度方向中間位置，粘貼住絲線的膠帶寬度約為40mm，之后將絲線粘貼在飛機表面標記處，使線束沿飛機縱向軸平行排列。

飛機巡航時的流譜觀測需要考慮不同飛行速度，不同飛行高度。起降時的流譜觀測試驗在2千米到4千米的高度下進行。飛機試飛中流譜觀測見圖1[4]。

借助攝像機對流譜拍攝，可以找出飛機在所有飛行狀態(tài)下的不利繞流，從而找到辦法消除這些現(xiàn)象，提高飛機的升阻比，改善飛機的飛行特性。

1.2 測壓法

測壓法通過測壓管對全機壓力分布進行研究，與風洞試驗結(jié)果相比較，找到飛機阻力增加的原因。

測壓管帶利用柔軟的聚合材料制成，長1米寬250毫米。這種形式的測壓管帶可以同時放置6條測壓管，并從側(cè)面引出。

這些條帶通過特定的膠水粘貼到相應的飛機剖面上，測壓管匯合成的硅酮管固定在飛機表面并與測壓傳感器連接。利用飛機客艙內(nèi)的設(shè)備記錄和研究實測的結(jié)果，將測壓結(jié)果與風洞試驗結(jié)果相比較可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計薄弱部位或與設(shè)計不符的結(jié)構(gòu)偏差等，調(diào)整優(yōu)化后可去除相應廢阻。

2 發(fā)動機推力偏差的確定

在飛行試驗中得到的飛機性能與設(shè)計性能有區(qū)別的原因之一就是發(fā)動機的實際推力與制造商給出的推力不相符。

發(fā)動機推力的差別可能是具體布局中飛機部件對發(fā)動機的影響以及其他因素造成的。

在發(fā)動機進氣道的入口處安裝全壓、靜壓受感疏狀管，安裝測量氣流脈動的接收器和空氣溫度傳感器，準備發(fā)動機的外涵道排氣噴管。從發(fā)動機制造商氣壓艙的試驗臺試驗結(jié)果中得到測量渦輪涵道脈沖的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)用在發(fā)動機涵道比參數(shù)被計算中。

利用發(fā)動機進氣管和噴氣管通過輸入脈沖和輸出脈沖差別來確定發(fā)動機飛行中特定狀態(tài)下的實際推力。

根據(jù)推力的偏差需要采取相應措施對發(fā)動機性能進行調(diào)試以達到設(shè)計值。

3 結(jié)語

本文介紹了流譜觀測方法和測壓方法用于確定飛行中繞流平滑度被破壞的位置，從而調(diào)整優(yōu)化結(jié)構(gòu)，改善飛機的飛行性能。通過對不同飛行狀態(tài)下的發(fā)動機推力測量，發(fā)現(xiàn)和消除發(fā)動機推力不足的原因，使飛機性能達到滿足設(shè)計方案的要求。

【參考文獻】

[1]陳晨.民用飛機飛行試驗標準現(xiàn)狀及思考[J].航空標準化與質(zhì)量，2009，5.

[2]鐘易成，余少志，陳曉.尖脊（Caret）進氣道地面氣動特性試驗研究[J].推進技術(shù)，2000，21（5）.

[3]廉小純，陳輔群，沈韶瀛.飛機飛行中發(fā)動機推力的測定[J].航空動力學報， 1994，9（1）.

[4]Http：//www.neeu.com/read/38968.html.

[責任編輯：朱麗娜]