起飛綠色帶仿真計算分析流程

張劍+匡群+鄭曉輝

【摘 要】本文以某型民用飛機為背景，闡述了完成民用飛機起飛綠色帶仿真計算的必要性和重要性。在此基礎(chǔ)上，介紹了起飛綠色帶仿真計算的流程，可應(yīng)用于民用飛機的設(shè)計、驗證。

【關(guān)鍵詞】起飛綠色帶；仿真計算；流程；民用飛機

【Abstract】Based on a certain civil aircraft， the significance and necessity of simulation analysis of green zoon of take off are depicted. On the basis of these， the flow of simulation analysis of green zoon of take off is introduced. The flow can be used in civil aircraft design and validation.

【Key words】Green zoon of take off； Simulation analysis； Flow； Civil Aircraft

0 引言

起飛綠色帶仿真計算分析是民用飛機研發(fā)研制過程中的一個重要科目。

飛機起飛之前，飛行員需要根據(jù)飛機的重量、重心，調(diào)整飛機預(yù)先設(shè)置好平尾的偏度值，使得飛機可以安全的起飛。由于該過程屬于人工設(shè)置，因此需要考慮出現(xiàn)錯誤設(shè)置的情況，起飛綠色帶正是為了保證飛行員在誤配平的情況下，飛機仍能安全起飛。它通過限制起飛時平尾的偏度范圍，使得飛機在該平尾范圍內(nèi)有合適的俯仰力矩值，保證飛機安全起飛。起飛綠色帶是指在飛機起飛之前的平尾位置范圍，在該范圍內(nèi)，飛機可以安全的起飛，是飛機上非常重要的參數(shù)。根據(jù)此要求，首先通過平尾配平方式對飛機起飛綠色帶進行了初步計算，計算狀態(tài)為設(shè)計要求中給定的狀態(tài)：起飛安全速度、起飛構(gòu)型、起飛推力。然后對起飛綠色帶抬頭極限位置和低頭極限位置進行校核，該校核是通過桌面的飛機模型，結(jié)合六自由度方程，仿真誤配平起飛的過程。

本文針對起飛綠色帶仿真計算分析提出一個通用的工作流程，使得從事這項工作的技術(shù)人員有一個清晰的工作思路和工作邏輯，減少重復(fù)性工作，節(jié)約飛機研發(fā)時間。

1 起飛綠色帶仿真計算分析流程

在確定起飛重量重心，起飛構(gòu)型襟縫翼位置，性能參數(shù)后，需結(jié)合六自由度仿真模型以及設(shè)計要求，起飛綠色帶仿真計算分析流程如圖1所示。

實驗步驟概括為以下幾個過程：

1.1 確定計算狀態(tài)點

起飛綠色帶計算分析前需要確定狀態(tài)點，狀態(tài)點的內(nèi)容包括：飛機重量，重心，構(gòu)型，發(fā)動機推力，速度等。狀態(tài)點的取值范圍在飛機包線以內(nèi)，考慮到飛機氣動力模型的線性程度，一般取極限以及中間位置。

1.2 確定仿真計算方法

為了保證計算范圍涵蓋所有誤配平的情況，需要進行起飛綠色帶抬頭極限位置校核和起飛綠色帶低頭極限位置校核。抬頭極限位置校核方法：當(dāng)飛機為后重心，重量為最小使用起飛重量，且水平安定面處于綠色帶的飛機抬頭極限位置，在正常起飛速度上使用直至最大的機頭下俯縱向操縱，即推滿桿機動，考察飛機在俯仰方向是否能平衡。

起飛綠色帶低頭極限方法：當(dāng)飛機為前重心，最大起飛重量，且水平安定面處于飛機低頭的綠色帶極限位置，飛機在達到VR后使用最大縱向操縱，在某個時間內(nèi)飛機應(yīng)表現(xiàn)出明顯的抬頭。

1.3 進行仿真計算

結(jié)合氣動力模型和六自由度方程、起落架模型等在MATLAB軟件上進行仿真計算分析。

1.4 設(shè)計要求符合性判斷

根據(jù)仿真計算結(jié)果，判斷飛機在抬頭極限位置俯仰方向能否平衡，低頭極限位置是否能有明顯的抬頭。如不滿足設(shè)計要求，需要根據(jù)配平計算結(jié)果重新設(shè)置飛機的起飛綠色帶的范圍。如滿足設(shè)計要求，則編制起飛綠色帶仿真計算分析報告。

2 結(jié)論

本文介紹了民用飛機起飛綠色帶仿真計算分析流程，對起飛綠色帶設(shè)置的緣由，以及起飛綠色帶計算進行了詳細(xì)介紹，闡述了對計算結(jié)果的分析方法。對設(shè)計要求的符合性進行判斷，如不滿足要求則重新計算平尾配平范圍，確保飛機的安全起飛。本文所介紹的流程，可應(yīng)用于民用飛機的操穩(wěn)分析與設(shè)計。

【參考文獻】

[1]AC 25-7C. Flight Test Guide for Certification for Transport Category Airplanes. 2012.1.

[責(zé)任編輯：張濤]