试飞工程师在颤振试飞中需注意的安全事项

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2016-06-16
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在包线扩展试飞中,颤振试飞是最关键的试飞科目。在颤振科目试飞准备工作中,必须进行大量仿真计算和地面试验。


颤振试飞前,应针对大量的飞机构型,包括各种外挂构型组合,利用结构和气动力仿真计算,进行广泛的颤振分析。同时还应进行动态模型风洞试验,应用风洞试验结果对分析计算结果进行修正。飞机进人试飞站后,应进行地面振动试验(GVT)和耦合试验(CT),用这些试验结果进一步修正颤振分析计算。对于电传操纵或髙增稳控制飞机,必须进行气动伺服弹性(ASE)分析,并用风洞、GVT和CT试验结果进行修正。有些计算和地面试验是由设计人员负责完成的,但试飞工程师应该参与,以便熟悉计算和地面试验的状态和结果,这样才能更好地设计试飞计划和安全保障方案,确保试飞质量和安全。



歼20试飞画面


在包线扩展试飞计划中,按照颤振计算结论,飞行速度应有15%的裕量;飞行载荷也应有15%的裕量,并根据试飞大纲,制定缜密的扩展计划和步骤。


颤振试飞的关键是选择合适的颤振激励方案,可以应用大气湍流(旧称紊流)激励和颤振激励系统(FES)等多种方法综合。应根据试飞对象和试飞状态,以及试飞技术成熟度分淸主次,如以FES激励为主,大气湍流为辅,确保试飞结果完整和正确。


颤振激励系统的研制应按照飞控系统安全性可靠性要求进行设计、研制和试验,决不能因为FES故障引起飞控系统失效,FES的任何故障都应有效地隔离。


按照主要的振动模态和节线分布,安装相应的振动传感器和应变传感器,测量振动频率和幅值,并实时遥测至地面监控室,由有经验的试飞工程师实施监控。


在颤振试飞过程中,应明确定义监控的振动和应变的最大允许值,实时或准实时画出 uV-g^图,在进行下一个试验点之前必须完成上一个试验点的计算,必要时还要外推出下 一个试验点的结构阻尼值。


颤振激励系统参数设罝和操作顺序试飞前必须详细讨论和协调,试飞员和试飞工程师做到完全沟通。颤振激励系统的参数设罝应在地面显示,当地面监控人员确认设罝的参数后,试飞员方可起动激励程序。每一个颤振试验点的结果,都应与理论分析与地面试验结果相比较,从而预测下一试验点的可能结果。越是接近理论预测曲线临界模态和临界飞行状态时,试验点中表速和马赫数的步长增童应该越小。

在出现危险征兆的情况下,当试飞员感到振动发敗或接到指挥员指令紧急停止执行颤振试飞任务时,试飞员常采取的措施是:
(1)收油门减速爬升;
(2)停止颤振激励;
(3)停止机动操纵,恢复对称直线飞行。


试飞员在起飞前应按照程序检査颤振激励系统(FES)工作是否正常。空中试飞时,如果试验状态接近预测中的临界点,在进入该试验点之前也应检杏FES工作的正确性和地面监控的有效性。


在FES的颤振激励试飞过程中,地面监控应该特別关注相关部位的振动值、液压波动值、飞控系统舵面运动和速率陀螺等相关敏感参数。


与常规飞机不同,电传飞机的颤振/ASE试飞对飞机构型更为敏感,因此,颤振/ASE试飞不但要针对A阶段试飞,还要针对C阶段试飞,包括起落架放下构型试飞。不但要针对数字飞控的控制增稳模态试飞,还要针对其他的工作模态试飞。究竟应该如何选择试飞构型和工作模态,首先要根据理论分析和地面试验结果进行选择,并根据试飞数据分析加以调整。


有些飞机进行低空大表速飞行时,由于性能限制,平飞加力达不到包线右下边界速度, 只得依靠提高飞行高度,在急剧俯冲中实现低空大表速飞行。试飞工程师事先一定要计算俯冲速度、俯冲角和改平高度,留有充分的余地,避免飞机来不及拉起而撞地,造成严重飞行 事故。这种试飞科目事先必须进行飞行模


拟演练,如果有可能,试飞工程师按照飞机飞行参数,利用相应的飞机运动模型,实时解算飞机俯冲预测模型,提前发出最低俯冲拉起髙度预警信号。应该指出,由于此种原因造成的严重飞行事故相当多,应该引起试飞工程师严重关 切,承担起相应的责任,这种试飞仅靠试飞员经验和感悟是靠不住的。


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