民航运输机减推力起飞技术

分析了减推力起飞对民航运输机涡轮风扇发动机性能的影响、实施减推力起飞所应具备的必要条件、减推力起飞的性能特点和实施减推力起飞应注意的问题,该研究对正确使用和推广减推力起飞技术,提高航空公司安全管理水平具有重要意义.     

涡轮风扇发动机减推力起飞必要性分析

减推力起飞(也称灵活推力起飞)是目前大型、重型民航飞机较为常见的起飞方式。在飞行条件允许的情况下，采用减推力起飞可降低航空公司的运行成本，大大提高发动机使用寿命，有效降低发动机空中停车率，对确保飞行安全具有重要意义。     

发动机减推力起飞

飞行员可能没有意识到,减推力或者以低于最大推力起飞,除了节省燃油,还可以为航空公司节省一笔不小的维修费用,特别是签订了按飞行小时付费维修(PBH)协议的发动机更是如此. 美国西南航空公司认为,减推力、飞机利用率和飞行距离是决定按小时付费的发动机维修价格的三个重要因素.     

基于Wiener和Copula函数性能退化模型的减推力起飞可靠性收益评估研究

从精细化、规范化管理使用发动机的角度出发,针对航空发动机减推力起飞在可靠性和安全收益指标的贡献度量化评估问题,提出了一种基于性能退化分析的可靠性收益评估方法。建立了单个性能参数Wiener退化量模型,并利用Copula函数进行二元相关性能参数退化量建模,提出了基于Copula函数和Wiener退化过程的二元相关性能可靠性模型。将模型应用于实例分析,通过发动机执行减推力和未执行减推力时的性能退化数据,定量地分析了执行减推力起飞技术对可靠性和在役寿命方面的贡献度,并将文中提出的方法与基于单参数的性能可靠度函数以及二元独立性能参数的性能可靠度函数进行对比分析。结果表明,执行减推力起飞技术的发动机在运行中有更高的安全裕度,在役寿命平均延长了23%左右。     

H—5飞机灵活推力起飞探讨

根据目前训练飞行不挂炸弹,起飞质量较轻,冬季飞行发动机推力较大这一特点,通过理论分析及计算,得出了正常起飞质量下起飞所需转速随大气温度的关系,并通过反复试飞证明这一结论是正确的,且对使用小转速起飞的优点作了分析。     

推力矢量飞机的起飞性能研究

简述推力矢量技术的作用,建立了带三轴推力矢量飞机的起飞滑跑段运动方程,通过数值仿真探讨了推力矢量的偏转大小对起飞性能的影响,对不同推力矢量偏转下飞机起飞性能的仿真计算结果进行了分析。仿真结果表明,采用直接力控制可以明显提高飞机的起飞性能。     

CFM56-5B发动机减额定推力和灵活起飞推力辨析

在发动机的日常维护和使用中,我们经常接触到几个有关起飞推力的概念:最大额定推力起飞、减额定推力起飞、减推力起飞、灵活推力起飞。使用不同的推力起飞,不但关系到发动机的使用寿命、可靠性、维护和运营成本;而且在某些特殊机场,也有环保减噪方面的要求。 减额定推力起飞是使发动机的起飞功率低于最大值。如果飞机选装有减额定推力起飞功能,则FADEC(全功能数字发动机控制)装置可以调定一个减额定等     

减推力飞越噪声合格审定优化方法

飞越噪声合格审定可以采用发动机减推力方式进行,不同减推力航迹对应的噪声级不同,存在最优减推力飞越噪声级;利用噪声功率距离(NPD)数据库计算不同减推力飞越噪声航迹上特征点噪声级,根据最优减推力实施点的判定原则,可以确定最优航迹及其合格审定噪声级;减推力飞越噪声优化方法可以替代飞行试验,节约噪声合格审定的时间和成本。     

飞机起飞滑跑发动机推力数值确定方法

利用数值理论对飞机起飞滑跑距离计算中发动机瞬时推力的确定方法进行了研究,提出以发动机推力曲线图中已知推力曲线为基础,通过拉格朗日插值确定未知推力的算法。基于所提算法,对某型飞机在2 000 m压力高度上的推力进行计算,并与从推力曲线查到的实际数据比较,二者的平均相对误差为3.2‰。用所提算法确定推力,对该型飞机在5种条件下的起飞滑跑距离进行计算,计算结果与实际滑跑距离的平均相对误差为3.0%。计算结果表明,算法是准确可行的。     

涡桨发动机发螺一体化起飞推力优化控制

针对涡桨发动机对起飞阶段的快速响应需求,提出一种发螺一体化控制架构,通过油门杆综合燃油回路和桨距回路,提高系统动态响应。根据螺旋桨特性,设计起飞阶段推力优化控制策略,通过空速调度最大有效起飞功率,从而提升起飞阶段推力响应。仿真结果表明:这种发螺一体化起飞推力优化控制策略使得涡桨发动机起飞加速段推力平均增加2.59%,发动机加速到起飞响应时间小于2.5 s,有效提升了涡桨飞机的快速响应。      

民航运输机最大起飞重量和起飞速度的确定

重点论述了限制最大起飞重量的因素和起飞速度的选择方法,并以Citation Jet 1(CJ-1)飞机为例,分析了飞机在昆明/巫家坝机场起飞时限制最大起飞重量的主要因素,给出了CJ-1飞机确定最大起飞重量和起飞速度的分析方法和起飞性能分析表,为部分支线客机和公务机进行起飞分析并确定起飞分析表的内容、结构和形式提供了参考。     

反推力装置对民航飞机减速性能影响

为评估反推力装置提供的反向推力与其结构件质量增加对民航飞机减速性能的综合影响,借助克兰菲尔德大学发动机总体性能仿真软件Turbomatch,参考CFM56发动机建立正、反推力状态发动机模型,并以A320飞机为配装对象开展研究。将风扇及涡轮直径做为特征参数,完成推进系统质量的初步估算。对比飞机在干燥跑道及雨雪条件下常规着陆过程中滑跑距离及减速时间,完成反推排气角度、跑道条件等影响因素对反推力装置提升飞机减速性能收益分析。研究表明：配装反推力装置轴向排气角度越小,飞机减速性能更加。以55°排气角度为基础,减小10°的排气角度可带来约7%的减速收益。反推力装置在湿滑跑道的减速收益更大,比干燥跑道滑跑距离缩短约41%,滑跑时间缩短32%。     

水上飞机起飞速度适航要求研究

进行水上飞机的型号合格审定需提出针对其设计和使用特点的特定适航要求。基于水上飞机在起飞过程中的动力学特点,对水上飞机起飞的过程和阶段进行了分析,给出了水上起飞的特征速度定义。分析并确定了水上起飞特征速度的相关安全性限制,参考陆上飞机起飞速度适航要求的安全性目标和原则,建立了水上飞机起飞速度的适航要求,并对相应符合性验证的重要问题进行了探讨。     

喷管气动参数对推力矢量影响的数值模拟

以二元收扩喷管为对象,开展了基于二次流喷射的流体推力矢量技术研究。基于CFD技术,分析了激波矢量控制技术实现推力矢量的机理。重点分析了喷管落压比NPR,二次流总压比SPR,自由流马赫数Ma∞对流体推力矢量性能的影响。数值模拟结果表明:推力矢量的大小与斜激波的位置、角度以及流动分离区的大小有关。在所计算的参数范围内,推力矢量随喷管主次流的变化规律是:推力矢量角随NPR的增大逐渐减小;随SPR的增加,推力矢量角单调增加;在大落压比时,自由流马赫数对推力矢量的影响是有限的,而在低落压比时,自由流马赫数增加,推力矢量角减小。     

最小操纵速度过大对运输类飞机起飞的影响

为了保证运输类飞机的飞行安全,研究了最小操纵速度过大对运输类飞机起飞的影响。建立了起飞场长数学模型,分析了在同一决策速度下加速-停止距离随起飞重量的变化趋势;总结了最小操纵速度过大时的起飞安全措施。研究表明,如果最小操纵速度过大,不仅存在起飞过程中由发动机故障停车引起的偏出跑道及离地后航向姿态不易保持、起飞距离增长、起飞速度安全余量过小等问题,而且会导致出现小起飞重量时决策速度受限、没有平衡场长、加速-停止距离不随起飞重量减小而减小的反规律趋势。     

通勤类飞机起飞性能飞行试验数据处理

根据通勤类飞机适航条款CCAR23部的相关要求,分析了影响起飞性能的因素,提出起飞性能飞行试验测试需求;然后考虑全发起飞,以Y12×型机为例,采用分段系数法将连续的起飞过程划分为三个阶段,根据各阶段受力和运动特点建立不同阶段的数学模型并简化出相关特征参数;最后用符合数据相关性检查的特征参数进行起飞性能扩展计算,并以Y12×型机为模型给出了起飞性能飞行试验数据处理步骤,讨论了起飞性能的主要影响因素。     

无人机总体与起飞性能匹配性设计优化

首先,提出了一种小推重比的低速螺旋桨无人机总体参数与起飞性能匹配性设计优化方法;其次,对该无人机起飞阶段的动力学和运动学特性进行了分析,明确了该无人机总体参数与起飞性能之间的最佳匹配关系,以实现无人机起飞性能的最优化;最后,通过分析得出结论:小推重比低速螺旋桨无人机总体设计参数的选取直接影响到起飞性能的优劣,“平衡”总体设计需求来发挥平台更佳的起飞性能是总体设计优化的重要内容.     

推力矢量对飞机大迎角动态气动特性的影响

推力矢量是提高战斗机大迎角动态气动特性,提升其过失速机动能力和飞行品质的重要手段。新一代战斗机的高机动性要求也使气动和推力矢量的融合控制研究日益重要。针对中国空气动力研究与发展中心∅3.2 m开口低速风洞,研制了喷流模拟器和通气动态试验装置,建立了带推力矢量的大迎角动态试验技术。开展了不同减缩频率、不同落压比、不同喷管偏角时的大迎角俯仰振荡运动特性试验研究。结果表明：与无喷流试验相比,带喷流时模型的动态特性均随着落压比和喷管偏角的变化呈现规律性的变化;力和力矩系数形成的迟滞曲线面积随着落压比和偏角的增加而增加;减缩频率的变化对模型的动态特性影响小于无喷流时的影响。总的来说,推力矢量的影响未改变模型大迎角动态特性的基本规律,但是随着推力矢量角度和大小的变化,有规律地改变了模型动态气动力和力矩的变化幅度。     

尖脊(Caret)进气道地面气动特性试验研究

在地面静止状态下试验研究了尖脊进气道气动特性以及唇口厚度对进气道性能影响 ,给出了进气道各侧壁沿程静压分布及其出口总压分布图谱 ,研究了进气口流动特点及其对出口总压畸变流场的影响。试验表明 ,Caret进气道进口存在一大一小的反向旋转涡 ,该旋涡的作用使得进气道高、低压区均旋转了 90°以上。进口下唇口和外唇口厚度对地面静止状态下的进气道总压恢复系数和总压畸变指数有较大的影响 ,为进气唇口厚度的选择提供了依据。