俄罗斯飞机模型动态试验与失速/过失速模态研究回顾

前苏联/俄罗斯拥有众多知名的飞机设计局,在过去的一个世纪里,形成了完备的飞机科研体系。飞机失速/过失速(尾旋)是飞机研制的重要方面之一,前苏联/俄罗斯各飞机设计局以及其它航空科研机构在该问题上投入了巨大的人力和物力,在风洞静态试验研究之外,还利用动态试验技术深入研究了不同布局飞机的失速/过失速特性,这些试验包括风洞虚拟飞行试验、尾旋风洞自由飞尾旋试验、尾旋风洞旋转天平试验、投放式模型自由飞试验、火箭助推式模型自由飞试验等。这些动态试验对俄罗斯飞机的边界/超边界飞行研究发挥了重要作用。对前苏联/俄罗斯各飞机设计局的飞机在研制过程中,针对失速/过失速模态的动态试验进行回顾,对国内飞机研制提供帮助。     

飞机失速/尾旋特性飞行仿真方法研究

针对飞机失速/尾旋特性飞行仿真中的一些关键问题,包括气动力建模、风洞试验数据使用和飞行动力学模型建模等,提出了相应的解决方法 :采用多维数据组形式的非线性气动力模型建模;对于组合舵偏的旋转效应的附加气动力,采用单舵偏叠加的方法得到风洞试验数据;飞行动力学模型必须采用六自由度仿真模型等。将这些方法应用于某算例飞机并进行了飞机的失速、尾旋仿真计算,仿真得到的失速、尾旋进入和改出方法同自由飞试验的进入和改出方法吻合,表明该方法可以应用于工程仿真。     

大型飞机的极限飞行状态研究

根据国家民用航空局的适航条款与咨询通告要求,飞机研制单位需表明飞机的失速/过失速特性以及改出特性,该项试验属于飞机的极限边界飞行和超包线飞行。原型机实施该项试验存在极大的风险,历史上出现过多起机毁人亡的重大事故。原型机缩比模型自由飞试验可以捕捉到模型静态测力试验条件下所未发现的飞行动态特性,以及检验飞机在危险状态下的改出能力,降低原型机失速试飞的风险。某大型飞机在失速试飞前利用模型自由飞试验技术检验了飞机在极限飞行条件下的动态特性,确认了飞机在失速条件下存在偏离以及发展稳定尾旋等;同时确认了飞机具备失速改出能力,采用“三中立”、“反舵,推杆”和“实施开反尾旋伞”均能迫使飞机改出失速/过失速状态。     

自由飞模型伞降系统关键技术研究

模型自由飞投放试验主要用于获得飞机失速/偏离、初始尾旋到发展尾旋动态特性,以及改出方法。回收段是模型自由飞投放试验最易出故障,且后果最严重的阶段。文中分析了伞降系统组成及工作过程,对伞结构形式、伞面积、伞舱位置、开伞速度和过载等关键参数确定方法,进行了研究,此外,结合模型自由飞投放试验特点设计了多余度的开伞控制系统。试飞结果表明,该系统集成度高、可靠性高,能够大大提高开伞成功率,适合在后续模型自由飞投放试验中推广使用。     

用模型自由飞试验预测K8飞机的失速／尾旋特性

中国飞行试验研究院利用Ｋ８模型自由飞试验,成功地预测了Ｋ８收音机的失速／尾旋特性。通过对不同重心状态进行模拟试验,获得了大量的试验数据及试验曲线,为Ｋ８收音机的失速／尾旋试验的飞行安全和有效的试验提供了重要依据。同时也为自由飞试验与飞机飞行试验以及风洞相关性研究积累了宝贵的数据。     

一种模型自由飞自主拉杆失速试飞方法设计

大气环境投放模型自由飞试验,是进行飞机失速试飞研究的一种重要手段。在失速试飞中,要求飞机进入失速的过程尽量缓慢,根据模型与飞机之间的相似准则,自由飞试验的减速率要求与真实飞机一致,而模型的响应速率却成比例增加。传统的模型自由飞试验中,依靠操纵手的目视判断和操控很难实现失速进入和改出的精确控制。为改善模型自由飞试验失速过程,降低失速过程减速率,文中提出了一种基于飞行控制系统自主拉杆的失速试飞方法,分析了该方法的关键因素,设计了自主进入失速和自主改出的控制策略,并通过飞行试验验证了该方法的可行性。     

大型飞机研制与模型自由飞试验技术

大型飞机研制过程中需要进行静态测力风洞试验，获得飞机小攻角条件下的气动特性，但对于飞机失速偏离尾旋研究，静态测力试验是不够的，无法获得飞机在失速过程中的动态特性与过渡过程。模型自由飞试验是一种动态试验，是通过飞机缩比模型来研究飞机的失速偏离尾旋问题，包括风洞模型自由飞试验和大气模型自由飞试验。     

飞机的外挂物对失速尾旋特性的影响

本文通过对几种型号飞机模型进行失速/尾旋自由飞试验,得出了几点有益的结论,可供飞机设计时参考。     

某型飞机无动力投放模型自由飞控制律设计

针对某型飞机无动力投放模型自由飞试验中,由于受载机螺旋桨滑流影响,模型与载机分离后发生滚转、难以保证水平飞行的问题,根据模型自由飞试验不同阶段的飞行特点开发了专用控制律,具备直接链、投放控制、失速尾旋3种控制模态。论述了控制律的设计过程,以及在模型自由飞试验中的应用情况。试飞结果表明,该控制律很好地解决了模型与载机安全分离和大迎角水平飞行控制问题,提高了模型试验动作精准度。     

模型自由飞伞降控制系统设计与实现

分析了无动力模型自由飞投放试验伞降回收的特点,提出了伞降控制系统设计要求及关键点。针对挂飞阶段开伞机构易误触发、在模型失速/尾旋试飞过程中存在失控/改出后离地高度过低风险等问题,设计了双余度伞降控制系统和专用开伞控制程序。论述了系统设计方案与控制原理,以及在模型自由飞试验中的应用情况。试验结果表明,该伞降控制系统满足了模型自由飞投放试验伞降回收要求,提高了开伞可靠性和成功率。     

模型自由飞试验中的螺旋桨动力模拟方法研究

开展螺旋桨飞机模型自由飞失速试验需要准确地模拟螺旋桨动力状态。通过对模型自由飞失速试验 动力相似准则和螺旋桨动力模拟相似准则的分析,推导出螺旋桨飞机模型自由飞失速试验中所需要遵循的相 似准则关系;以此开展某四发螺旋桨飞机模型自由飞试验,通过控制螺旋桨转速、设计桨叶角,满足拉力系数和 前进比相等,模拟全尺寸飞机螺旋桨动力特性,获得的失速特性与飞机风洞实验结果一致。结果表明:该方法 能够准确模拟飞机失速过程的螺旋桨动力状态,可为飞机失速试飞提供重要的数据支撑,并为国内后续螺旋桨 类飞机模型自由飞试验失速试飞研究提供理论和试验方法。     

几种动态模型自由飞试验技术

目前在国外应用最广泛的动态模型自由飞试验技术包括三种方法，即：水平风洞模型自由飞，垂直风洞模型自由飞和露天投放模型自由飞，分析了每种方法的关键技术问题，比较三种方法的优缺点，说明在型号设计中应用范围。最后提出几点看法，并建议尽快建立必要的试验设施，研究试验方法，加速我国大迎角／尾旋动态模型试验技术的发展，为型号设计和航空科研服务。     

小型通勤类飞机失速特性的自由飞验证试验研究

在对某小型通勤类公务机进行风洞实验预测时,发现飞机失速后其滚转特性会发生急剧变化。在分析该型飞机风洞实验结果的基础上,采用机翼加装失速条的失速特性方法,通过缩比模型自由飞试验进行飞行验证,分析在巡航构型和着陆构型状态下原始机翼和机翼加装失速条后的试飞结果。结果表明:缩比模型自由飞试验能够验证机翼风洞试验的预测结果,加装失速条的失速特性改进方法可以改善飞机失速特性。     

J7L飞机大迎角/失速/尾旋试飞

介绍了J7L飞机大迎角／失速／尾旋试飞的目的，简要说明了大迎角／尾旋试飞前的预先研究工作，并结合具体的试飞结果曲线对J7L飞机失速／尾旋特性及改出方法进行了分析。结果表明，该方法可用于常规布局飞机的大迎角／失速／尾旋试飞，为新机试飞提供了有效的参考依据。     

Optimization and verification of wind tunnel free-flight similarity law for separation of cluster munition

In view of the separation form of the separator from the back of the carrier upward and from the side of the carrier outward, separation-safety research is carried out by taking the separation of a cluster munition as an example. In previous wind tunnel free-flight tests, the similarity law of vertical, downward, moving submunition was used to design submunitions at different positions in different initial-velocity directions, which resulted in large discrepancies between wind tunnel test results and real flight. In a wind tunnel test, each submunition has an independent time-reduction ratio with respect to the dispenser. Even if the separation trajectory of a single submunition is accurate, there will be errors in the position of each submunition at a given time. Therefore, it is necessary to determine the time-reduction ratio between submunitions, and to modify the test results later. In order to ensure the accuracy of wind tunnel test results, the similarity law of a free-flight test in a wind tunnel is derived in this paper. The time-correction scheme to ensure motion similarity between submunitions is solved. Numerical simulation is used to simulate the separation of a wind tunnel test and real aircraft, and the motion parameters of different submunitions are solved. The results show that the new similarity laws derived for different types of submunitions can greatly reduce the errors caused by previous similarity laws. In addition to the case for the separation of a cluster munition, the similarity law can also be applied to the free-flight test design of wind tunnels for vertical separation and horizontal separation of other kinds of aircraft.     

某型教练飞机尾旋特性试飞研究

为了解决某型教练机大迎角/失速/尾旋设计定型的技术难题,依据GJB3814《军用飞机失速/过失速/尾旋试飞验证要求》,开展了尾旋试飞技术研究,提出了符合军标验证要求的尾旋特性试飞方法,包括不同进入方法、不同改出方法、最佳改出方法以及改出过程中误操纵等。通过试飞发现：该飞机对偏离是敏感的,但对尾旋等过失速模态是阻抗的;该飞机存在＂过失速旋转＂、＂落叶飘＂、＂振荡正飞陡尾旋＂以及＂倒飞尾旋＂四种典型的过失速模态;＂三中立＂法可以较迅速改出发现的四种过失速模态,与失速改出方法具有同一性且不需要过多驾驶技巧,为试飞员推荐的最佳改出动作。     

反尾旋伞动态仿真计算研究

简要介绍了研制与安装应急反尾旋伞系统对现代高机动飞机的大迎角特性试验研究的重要作用，特别是对失速／过失速／尾旋特性试验鉴定的必要性和重要性。介绍了反尾旋伞系统的工作原理，建立了反尾旋伞的数学模型，估算确定了反尾旋伞阻力面积，并对用反尾旋伞出尾旋进行了动态仿真计算；同时，研究了不同尺寸反尾旋伞的尾旋改出效果。     

多级轴流压气机不同工况下失速／喘振试验研究

通过试验的形式，开展了多级轴流压气机在静叶优化角度及中间级引气情况下的失速／喘振试验研究。采用高精度、高频响的动态压力传感器，高速同步采集板、快速A／D采集板和高速处理机相结合，借助于频谱分析的方法来找出失速／喘振频率，并且找出对应该频率的各通道之间的相位差，分析出失速／喘振首发级。利用DASP6．61数据大容量自动采集与信号处理系统对喘振信号进行数学处理。试验结果表明：测量手段及数学处理模型是可行的。在压气机静叶优化条件下，不同的引气量对失速／喘振有影响。     

跨声速自由滚转试验技术研究

采用中等展弦比、薄翼型、边条、锯齿、折叠翼等设计的先进作战飞机在跨声速易出现机翼突然失速现象，从而引起非指令性横滚运动。为研究该问题，在 FL-3风洞中研制了一套跨声速自由滚转试验装置，设计某验证性模型，选取马赫数范围0.8~0.95的典型飞行状态进行了静态测力和自由滚转验证性试验。试验结果预测了某模型不同构型的机翼突然失速敏感范围，并评估了非指令性横滚运动的严重程度，从而验证了试验机构的可靠性，建立了评估方法，实现了跨声速自由滚转试验技术。