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        直升機(jī)模擬自轉(zhuǎn)下滑試飛技術(shù)研究

        2015-03-26 07:07:25趙敬超
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2015年1期
        關(guān)鍵詞:技術(shù)研究

        趙敬超

        摘 要:國外對于直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑性能的研究已經(jīng)較為成熟,并已經(jīng)形成了系統(tǒng)的操作規(guī)程。我國國內(nèi)雖然對于直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑性能的研究并不是很多,但是也取得了一定的成果。該文對直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑性能進(jìn)行了理論分析,給出了自轉(zhuǎn)下滑性能指標(biāo)理論計算方法,并利用平飛試飛數(shù)據(jù)對自轉(zhuǎn)下滑指標(biāo)進(jìn)行了理論計算,最后設(shè)計了模擬自轉(zhuǎn)下滑試飛方法,對試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了模擬自轉(zhuǎn)下滑試飛,給出了模擬自轉(zhuǎn)下滑試飛結(jié)果,符合理論計算結(jié)果。

        關(guān)鍵詞:直升機(jī) 飛行試驗(yàn) 自轉(zhuǎn)下滑 技術(shù)研究

        中圖分類號:V275 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)01(a)-0028-02

        自轉(zhuǎn)下滑性能對直升機(jī)的安全非常重要,如果直升機(jī)在空中發(fā)生發(fā)動機(jī)停車,尾槳失效等故障,可以進(jìn)入自轉(zhuǎn)下滑飛行,并以自傳下滑著陸的方式進(jìn)行著陸。研究自轉(zhuǎn)性能的目的是直升機(jī)的安全著陸。首先要確定飛機(jī)自轉(zhuǎn)下滑的極限情況:直升機(jī)可能的最小下降率及最小下滑角,和最遠(yuǎn)下滑角及最遠(yuǎn)下滑距離。

        國外對于直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑性能的研究已經(jīng)較為成熟,并已經(jīng)形成了系統(tǒng)的操作規(guī)程。我國國內(nèi)雖然對于直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑性能的研究并不是很多,但是也取得了一定的成果。

        該文首先對直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑性能進(jìn)行理論分析,并進(jìn)行了性能指標(biāo)預(yù)測計算,隨后通過飛行試驗(yàn)對直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑性能進(jìn)行了試飛研究,并對試飛結(jié)果進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理,給出了與預(yù)測相符合的結(jié)果。

        1 直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑理論分析與預(yù)測計算

        直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑性能是直升機(jī)在關(guān)閉所有發(fā)動機(jī)之后,只利用直升機(jī)高度勢能和旋翼動能進(jìn)行穩(wěn)定、安全下滑的特性。良好的直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑性能是直升機(jī)能夠進(jìn)行安全自轉(zhuǎn)著陸的基礎(chǔ)。

        直升機(jī)在自轉(zhuǎn)下滑過程中,發(fā)動機(jī)不供給功率,直升機(jī)下降中損失高度—損失位能,而旋翼從直升機(jī)下降時的相對來流中獲得能量,以抵償自身的型阻功率、誘導(dǎo)功率及直升機(jī)廢阻功率,保持穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)向并不改變)并產(chǎn)生拉力,實(shí)現(xiàn)定常自轉(zhuǎn)下滑。

        直升機(jī)在自轉(zhuǎn)下滑過程中需用功率系數(shù)可用如下公式表示:

        =+

        ++=0

        根據(jù)上式我們可以得到爬升系數(shù)的表達(dá)公式如下:

        =-(+

        +)/

        在上式中拉力系數(shù)可表示為:

        =

        直升機(jī)在自轉(zhuǎn)下滑過程中,其本身的需用功率和可用功率也是保持平衡的,其在自轉(zhuǎn)下滑過程中,飛行所需的功率可以認(rèn)為是平飛需用功率,平飛需用功率可以根據(jù)試飛過程中平飛科目試飛結(jié)果測試得出。最后通過上述公式以及直升機(jī)平飛試飛結(jié)果可以得到直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑試飛性能預(yù)測結(jié)果,如下(已進(jìn)行歸一化處理):

        通過預(yù)測計算可以得到,該型直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑最小下降率預(yù)測結(jié)果為0.41。

        2 直升機(jī)模擬自轉(zhuǎn)下滑試飛

        真正的直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑試飛要求關(guān)閉全部發(fā)動機(jī),具有一定的風(fēng)險性,所以目前一般用模擬自轉(zhuǎn)下滑來進(jìn)行自轉(zhuǎn)下滑性能的研究。模擬自轉(zhuǎn)下滑是指直升機(jī)在空中處于慢車狀態(tài),此時直升機(jī)旋翼與直升機(jī)主減速器脫開。直升機(jī)模擬自轉(zhuǎn)下滑與真實(shí)的自轉(zhuǎn)下滑飛行的區(qū)別是帶有很小的發(fā)動機(jī)輸出功率,但是此時的發(fā)動機(jī)輸出功率非常小,對試飛結(jié)果不會產(chǎn)生很大的影響。

        2.1 直升機(jī)模擬自轉(zhuǎn)下滑試飛內(nèi)容

        (1)試飛內(nèi)容。

        在氣壓高度1500 m,在表速為100 km/h~200 km/h之間選擇87個速度點(diǎn)為自轉(zhuǎn)下滑進(jìn)入速度,進(jìn)行穩(wěn)定直線配平飛行6 s,將左右發(fā)動機(jī)置于慢車狀態(tài),同時調(diào)整總距保持旋翼轉(zhuǎn)速在90%~110%范圍內(nèi),對直升機(jī)進(jìn)行操縱,保持直升機(jī)姿態(tài)、自轉(zhuǎn)下滑進(jìn)入速度、下降率及旋翼轉(zhuǎn)速不變,進(jìn)入穩(wěn)定自轉(zhuǎn)下滑狀態(tài),直升機(jī)穩(wěn)定下滑至離地高度HP=1000 m,將左右發(fā)動機(jī)置于正常飛行狀態(tài),同時操縱直升機(jī)退出自轉(zhuǎn)下滑狀態(tài)。

        (2)試飛要求。

        在模擬自轉(zhuǎn)下滑過程中,要求旋翼轉(zhuǎn)速要嚴(yán)格保持在規(guī)定范圍之內(nèi),且直升機(jī)的飛行高度不得低于1000 m。

        2.2 直升機(jī)模擬自轉(zhuǎn)下滑試飛結(jié)果

        通過模擬自轉(zhuǎn)下滑試飛,得到試飛結(jié)果如下(已進(jìn)行歸一化處理)。

        由圖2可以知道,該型直升機(jī)模擬自轉(zhuǎn)下滑最小下降率為0.42,與上文的預(yù)測結(jié)果符合的很好。在模擬自轉(zhuǎn)下滑過程中,旋翼轉(zhuǎn)速已經(jīng)與直升機(jī)主減速器完全脫開,發(fā)動機(jī)雖然帶有一定的剩余功率,但是由于直升機(jī)旋翼已經(jīng)脫開,所以該剩余功率無法傳遞到旋翼之上,由此可見,在模擬自轉(zhuǎn)下滑過程中,剩余功率對直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑性能的影響是很小的。

        3 結(jié)論

        直升機(jī)模擬自轉(zhuǎn)下滑試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測結(jié)果的符合性較好,由于真實(shí)的直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑試驗(yàn)具有一定的風(fēng)險性,而模擬自轉(zhuǎn)下滑試驗(yàn)受直升機(jī)剩余功率的影響較小,所以利用模擬自傳下滑試驗(yàn)對直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑性能進(jìn)行研究是可行的。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 王適存.直升機(jī)空氣動力學(xué)[M].西安:西北工業(yè)大學(xué),1964.

        [2] 高正,陳仁良.直升機(jī)飛行動力學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

        [3] 中國飛行試驗(yàn)研究院.黑鷹直升機(jī)性能試飛報告.2014.

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