安全出自细节

<正>【案例一:起飞偏出跑道】某公司一架波音737-300飞机,在某机场起飞。飞机在跑道头做180度掉头,飞机推力处于慢车位,离对正跑道尚差20多度,机组便匆匆忙忙按下了"起飞/复飞"按钮(TO/GA),飞机发动机开始增加推力。但飞机滑跑方向迅速偏转,以30多度的交叉角,一头偏出跑道,进了草地。到了此时,机组还不明就里。在向公司签派打电话时,机长还在抱怨飞机前轮转弯不听使唤,导致方向失控。事后,根据QAR数据译码发现,     

民用飞机飞控系统副翼下垂浅析

在飞机起飞或着陆飞行阶段,当缝翼伸出襟翼放下时,副翼也随之对称地下偏一定偏度,这就增加了机翼的弯度,提高了机翼升力。从而减少了飞机起飞／着陆的速度和场长,改善了起飞和着陆性能。通过介绍X飞机与Y飞机的副翼下垂功能的历史发展、功能原理与功能实现,较详细地分析了副翼下垂功能的实现方式。     

多段翼型SLD结冰气动特性

正起飞和降落阶段是飞机发生结冰危险的高发阶段。据美国航空局统计,结冰事故发生在飞行速度600km/h以下的概率占总数的90%以上,此时飞机大多处在增升装置打开的起飞或着陆阶段。如著名的1994年Roselawn空难,一架ATR72涡桨型飞机在着陆进场时遭遇大粒径过冷水(SLD)结冰环境,出现了异常结冰,导致襟翼偏转困难,增升装置失去控制,引起飞机大幅度减速并失去足够的升力,最终造成机毁人亡的惨剧。气象学研究表明,SLD结冰环境通常发生在4500m以下的低空范     

无可调水平安定面和气动调整片飞机起飞杆力优化研究

针对无可调水平安定面和气动调整片的飞机在起飞阶段纵向杆力的优化设计,提出了一种适用于该种飞机的改善起飞杆力的方法,该方法包括了起飞杆力设计速度点选取、目标杆力的确定和随重心而变的升降舵预置偏度的计算。将该方法用于某型机,通过理论计算和飞行员在模拟器上验证,表明该方法行之有效,可以满足飞行品质规范要求。     

民机最小离地速度的工程计算方法

通过建立飞机地面滑跑起飞全过程的运动方程,并结合适航条例规定,给出了一种确定民机最小离地速度的工程计算方法;参照失速速度修正方法给出了受俯仰操纵效能限制的飞机最小离地速度的修正方法;分析了单发失效及不同抬前轮时间对飞机起飞性能的影响。仿真计算表明,所给出的方法是合理的。     

无人机地面滑行自主起飞的建模与控制

前三点式无人机地面滑行起飞的整个过程由三轮滑行、抬前轮滑行和离地至安全高度3个阶段组成,3个阶段飞机的受力与约束均不相同。根据3个阶段的运动特性和飞机的气动特性,建立了一种通用的无人机地面纵向动力学模型,确定其抬前轮速度和离地速度,从而选择合适的控制策略来实现其自主起飞。以某型无人机为背景,建立了全量的非线性模型,并在此基础上设计了一种起飞的控制方案。仿真结果表明,此模型与控制方案具有较高的工程应用价值。     

舰载飞机下沉量计算及影响因素分析

根据舰载飞机的动力学方程,计算了示例飞机起飞离舰后的过舰首下沉量。对离舰速度、离舰迎角、飞机总重力、甲板风和预置舵偏度等影响因素作了计算和分析,最后确定了飞机的最小弹射末端速度。     

民用飞机高原机场起飞性能分析及优化

民用飞机在高原机场运营时，爬升梯度要求高，减载严重，对其起飞性能进行优化研究以增加起飞重量，在经济效益层面具有重要意义。基于理论分析，在满足适航要求的前提下，采用减小襟翼偏度和使用改进爬升法两种爬升方式，进行起飞性能优化，对不同起飞襟翼构型和不同爬升方法下的起飞距离、加速—停止距离和起飞限重进行计算分析。结果表明：通过有效优化可以显著提高飞机的起飞限重，改善起飞性能，提高运营效益。     

单轮前起落架前轮静态地面操纵力矩特性研究

为了开展前起落架前轮静态地面操纵力矩研究,介绍单轮前起落架前轮静态地面操纵力矩的组成,对各个分力矩特性进行研究,重点推导各个分力矩的数学计算公式,并计算各操纵力矩与操纵角度的关系。结果表明:克服前轮地面摩擦力所需的操纵力矩最大,克服主轮滚动摩擦力所需的操纵力矩和偏转前轮上举飞机所需的操纵力矩在大角度操纵前轮时较大。     

水翼型水上飞机偏转机翼布局数值研究

针对水上飞机水面起飞过程阻力峰值较大,提出一种可偏转机翼水翼型水上飞机,飞机水面滑行时偏转机翼割划水面产生水动升力将飞机抬离水面,空中飞行时偏转机翼根据飞行条件可偏转角度。采用空气动力和水动力耦合求解并结合动力学平衡方程方法分析了该布局水动特性并进行空中巡航气动特性分析,同时计算同尺寸双浮筒型水上飞机,比较两种构型水动与气动特性。数值计算结果表明,水面起飞过程中双浮筒型水上飞机总阻力峰值约为水翼型水上飞机偏转机翼布局的1.97倍；飞机空中飞行时,偏转机翼偏转角为0°时气动性能最优且所受阻力低于双浮筒型水上飞机,从而证明了水翼型水上飞机偏转机翼布局能够有效提高水上飞机的水动与气动性能。     

Wind detection in a microcosm: Ship/aircraft environment sensors

One of the most demanding aspects of a Navy helicopter pilot's job is landing his aircraft on the flight deck of a pitching, rolling, heaving and yawing ship. The complex airwake velocity field associated with the ship and aircraft interface directly affects the pilot's ability to control the aircraft during takeoff, approach, hover, landing, and deck operations. Dynamic Interface (DI) testing is performed to define safe aircraft operational envelopes; however, not all conditions can be realized within the limited test period and asset/condition availability. In addition, exact wind conditions that affect the aircraft cannot be measured with existing wind sensors. These sensors measure wind in the ship's mast area which does not represent the wind flow field encountered by the aircraft. A means of non-intrusively measuring the appropriate wind data is required. This paper presents an overview of the unique aspects of the ship/aircraft interface, the overall naval DI environment and the sensor requirements for measuring this complex environment     

Aerodynamic optimization and mechanism design of flexible variable camber trailing-edge flap

Trailing-edge flap is traditionally used to improve the takeoff and landing aerodynamic performance of aircraft.In order to improve flight efficiency during takeoff,cruise and landing states,the flexible variable camber trailing-edge flap is introduced,capable of changing its shape smoothly from 50% flap chord to the rear of the flap.Using a numerical simulation method for the case of the GA(W)-2 airfoil,the multi-objective optimization of the overlap,gap,deflection angle,and bending angle of the flap under takeoff and landing configurations is studied.The optimization results show that under takeoff configuration,the variable camber trailing-edge flap can increase lift coefficient by about 8% and lift-to-drag ratio by about 7% compared with the traditional flap at a takeoff angle of 8°.Under landing configuration,the flap can improve the lift coefficient at a stall angle of attack about 1.3%.Under cruise state,the flap helps to improve the lift-todrag ratio over a wide range of lift coefficients,and the maximum increment is about 30%.Finally,a corrugated structure–eccentric beam combination bending mechanism is introduced in this paper to bend the flap by rotating the eccentric beam.     

电传操纵飞机起飞着陆动态特性仿真研究

 以刚体系动力学理论为依据,结合飞机起飞着陆运动学特征,建立了起落架-机身组合刚体6自由度全量飞机方程。提出的阶跃跟踪驾驶员时域数学模型,有助于评价起飞着陆阶段人-机系统的飞行品质。然后建立机械操纵系统、电传操纵系统的数学模型,并编制非线性全量时域仿真程序,对起飞着陆动态特性做出了综合的全面的定量分析,其结果与试飞情况吻合。     

舰载机前起落架突伸动力学分析及试验方法

 为了了解舰载机前起落架突伸试验与实际突伸过程的当量关系,本文以某舰载机为研究对象,建立了全机弹射起飞动力学模型,进行了全机弹射起飞动力学分析,得到了前起落架突伸过程中的动态响应。提出了基于当量质量的前起落架突伸动力学试验方法,设计了试验方案,建立了前起落架突伸动力学试验分析模型,进行了突伸动力学分析。进而依据全机突伸动力学分析结果,对基于当量质量的前起落架突伸动力学试验中相关参数的选取进行了探讨研究,结果表明:当突伸当量质量系数取0.8时,突伸动力学响应特性与全机弹射起飞突伸过程的动态响应结果比较吻合。     

基于发动机与飞机的藻基航空燃料全生命周期分析

讨论了基于发动机类别及其飞机的藻基航空替代燃料与常规航空燃料对全生命周期的影响。基于GREET（the greenhouse gases,regulated emissions,and energy use in transportation）模型,依据平均载荷、最大航程,将民航客机分为单通道窄体、双通道中型、双通道大型、巨型、支线和公务机等6类。起飞、爬升、进近、滑行、巡航过程的燃料消耗及排放采用国际民用航空组织、美国NASA-AAFEX实验、欧洲EASA适航条例提供的数据。计算了6类发动机-飞机的气体排放、能量消耗情况。在双通道大型客机中藻基航空替代燃料制备过程的温室气体排放仅为0.2351g/(kg·km),原因为该类客机与小型飞机相比有更好的发动机效率和运输效率。然而由于起飞降落过程排放比例较大,单通道窄体客机在航程上对温室气体排放变化更为敏感。      

大型飞机后缘铰链襟翼与扰流板下偏联合主动控制的二维绕流数值研究

针对大型飞机后缘铰链襟翼与扰流板下偏联合主动控制下二维翼型进行数值研究,研究内容包括:利用扰流板下偏技术,研究扰流板下偏与简单铰链后缘襟翼的耦合运动关系并分析其作用机理;利用铰链襟翼与扰流板联动改变巡航机翼弯度,改善机翼巡航升阻比,从而减少油耗,提高经济效益。采用CFD数值分析与iSIGHT优化平台软件,设计并分析了扰流板下偏与简单铰链改善飞机的低速起飞着陆性能及高速巡航性能。     

Multi-body dynamic system simulation of carrier-based aircraft ski-jump takeoff

The flight safety is threatened by the special flight conditions and the low speed of carrier-based aircraft ski-jump takeoff. The aircraft carrier motion, aircraft dynamics, landing gears and wind field of sea state are comprehensively considered to dispose this multidiscipline intersection problem. According to the particular naval operating environment of the carrier-based aircraft ski-jump takeoff, the integrated dynamic simulation models of multi-body system are developed, which involves the movement entities of the carrier, the aircraft and the landing gears, and involves takeoff instruction, control system and the deck wind disturbance. Based on Matlab/Simulink environment, the multi-body system simulation is realized. The validity of the model and the rationality of the result are verified by an example simulation of carrier-based aircraft ski-jump takeoff. The simulation model and the software are suitable for the study of the multidiscipline intersection problems which are involved in the performance, flight quality and safety of carrier-based aircraft takeoff, the effects of landing gear loads, parameters of carrier deck, etc.     

动力增升对翼身融合飞机沉降特性的改善

翼身融合体飞机起降阶段的“沉降问题”是影响该类布局飞行安全的典型问题，为此提出了一种将动力风扇竖直嵌入机翼中的动力增升方案。分析了动力增升系统对飞行的气动影响，提出了动力增升系统的匹配设计和评价方法，探讨了动力增升系统布局的主要约束。在综合考虑动力增升系统推质比、俯仰力矩配平以及操稳特性等限制因素基础上，基于示例翼身融合体无人机，匹配设计了动力增升系统及其布局方案，针对过渡飞行状态设计了姿态稳定控制律。飞行试验表明:使用动力增升能缓解进近阶段升降舵操纵所引起的下沉率突增与高度沉降现象，同时可将验证机的起、降速度降低20%以上，且该方案易于在小型翼身融合体飞机上实现。      

一种无人直升机自动起降控制策略

无人直升机起降的关键是纵横向姿态保持和滑移控制,以及垂向升降速度的平稳性控制,避免纵横向滑移时受地面约束而引起倾翻和垂向近地颠簸。提出一种无人直升机自动起降控制策略,纵横向利用地面支撑力、姿态和滑移构成反馈控制,垂向利用地面支撑力判断离地和着陆,并通过高度指令牵引控制升降速度。引入地面支撑力反馈控制确保离地瞬时纵横向力和力矩平衡,使无人直升机离地时失去地面约束后能够垂直起飞,引入姿态和滑移反馈抑制无人直升机起降过程中姿态变化和滑移,两者本质上构成并联控制。该策略在某无人直升机试飞试验中获得了成功应用,为无人直升机自动起降技术发展提供有益的借鉴经验。     

推力矢量型V/STOL飞行器动态过渡过程的操纵策略优化

针对推力矢量型垂直/短距起降（vertical/short takeoff and landing, V/STOL）飞行器的动态过渡过程模型,综合考虑过渡走廊限制、操纵冗余及不同起降任务需求指标,研究最优过渡操纵策略。考虑V/STOL飞行器的喷射气流效应,对飞行器进行全量动力学建模。利用可达平衡集方法,建立通用过渡走廊计算框架。设计了能够在V/STOL过渡段和高速飞行间平稳过渡的操纵方式。将推力矢量飞行器的动态倾转过渡过程转化为非线性动态最优控制问题,根据不同起降任务特点建立合理的指标和约束,采用直接转换法和序列二次规划算法进行求解,得出不同任务特点下的最优操纵策略与过渡过程。采用可达平衡集计算过渡走廊的方法,不仅不受飞行器类型的限制,更简化了构造过程,具有良好的通用性与鲁棒性。以光滑过渡为目标的优化结果使得飞行员在飞行器过渡过程中的操纵量变化大幅减小,从而使得飞行员能更加专注于对飞行器运动的操纵;以距离更短为目标的优化结果则使得降落过程的飞行距离缩短了30%左右。从操纵策略出发的优化结果使得驾驶员能够更好掌握操纵关注点及边界,增加了整个动态过渡过程的安全性。