尾旋

通用飞机的验证试飞

通用飞机的验证试飞誓●

...

第一飞机设计研究院.浦传彬赵献国

引言

按照民航"型号合格审定程序",民用飞

机的调整试飞在验证试飞前的委员会会议

(TCB)核准后,飞机就进入验证试飞阶段,直

到完成验证试飞大纲所规定的试飞科目.作

为小型民用飞机的通用飞机必须遵循这一程

序,本文根据小鹰500飞机的验证试飞实践,

阐述通用飞机的验证试飞.

l通用飞机与军用飞机在验证

试飞上的共性

新研制的通用飞机和其他新型号的军民

用飞机一样,验证试飞时有六个相同的共性

现象.

1.1新型号飞机研制阶段的最后验证关

众所周知,验证试飞是新型号飞机研制

阶段的最后验证关.对民用飞机而言,飞行

试验是l0类新型号民用飞机验证方法中的

第6类,俗称MC6.而验证试飞是飞行试验

的核心部分,它可通过测试设备记录试验数

据,全面验证试飞要求.对通用飞机就是23

部要求.验证试飞合格,方可取得型号合

格证.

1.2检查和暴露新型号飞机的设计和制造

质量问题

对于新型号飞机的研制,在认识上必然

存在这样或那样的不足,飞机在设计和制造

时难免会存在难于暴露的问题.对于有些深

层次的问题,在调整试飞阶段由于飞得少,难

以彻底暴露.因此,通用飞机和其它新型号

28

飞机一样,在验证试飞时必然还要检查和暴

露新型号飞机的设计和制造质量.

1.3验证确定新型号飞机的使用范围和

边界

新型号飞机的使用范围和边界在飞机使

用中是十分重要的,超过了使用范围和边界,

飞机就会不安全.而验证试飞就能通过测试

设备记录试验数据,验证试飞要求,全面验证

确定新型号飞机的使用范围和边界.

1.4验证核实飞行手册中的数据和使用

程序

飞行手册是使用飞机的指令性文件,它

为确保正常和安全地使用和操纵飞机提出了

各种规定和限制.经计算,地面试验和编制

的新型号飞机飞行手册中的数据和使用程

序,最终需经验证试飞核实和修改,方可提供

使用方飞行员使用.显然,通用飞机和其它

新型号飞机一样,通过验证试飞验证核实飞

行手册中的数据和使用程序.

1.5验证试飞受调整试飞质量的制约

新型号飞机的调整试飞就是全面暴露和

有效解决试飞中的矛盾和不足,使飞机试飞

能安全稳定进行.如果调整试飞质量好,验

证试飞就可能十分顺利;如果调整试飞质量

差,验证试飞时就可能更多地遇到各种潜在

问题,干扰验证试飞的进程.因此,任何新型

号飞机的验证试飞受调整试飞质量的制约.

新研制的通用飞机也无一例外.

1.6新材料,新标准和新成品会不断干扰

新机验证试飞

新材料,新标准和新成品在新型号飞机

上试飞前,尽管进行过地面试验和在其它飞

机上试飞,但由于这些新品组合到新型号中,

随着试飞的深入,可能会暴露出新问题.因

此,新材料,新标准和新成品会不断干扰新机

验证试飞,在新研制的通用飞机中也有这个

共性.如:小鹰500飞机的油量表是一个仿

新产品,由于对电子信号反映敏感,现场试飞

中屡试屡败,总是不能正确反映飞机油量,影

响验证试飞.

2通用飞机与民用飞机在验证

试飞上的共性

新研制的通用飞机和其它民用飞机一

样,其验证试飞有6个共性.

2.1民航适航条例为验证试飞的标准

新研制通用飞机的审定基础是民航适航

条例.验证试飞的实质就是用严格的测试手

段,标准的操作程序,有凭为据的测试记录,

图1通用飞机验证试飞程序

29

验证通用飞机是否符合适航条例,逐条逐款验

证完条例的内容和要求.由此可见,作为民用

飞机的通用飞机,民航适航条例为验证试飞的

标准.

2.2验证试飞是民用飞机验证中诸手段之

一

.最直观最有效

飞行试验是民用飞机使用符合性说明,说

明性事件,分析/计算,安全评估,试验室试验,

地面试验,试飞,航空器检查,模拟器试验,设

备合格性等10种验证手段之一.而飞行试验

为诸手段中最直观,最有效的方法.验证试飞

是飞行试验中最完整,最有代表性和最有权威

性的飞行试验.

2.3必须由经适航当局认可的试飞员验证

试飞

通用飞机和民用飞机一样,参加验证试飞

的试飞员需由适航当局审核认可.在验证试

飞进行到一定程度后,由适航当局的试飞员参

与试飞,抽查验证试飞的有关项目,确认验证

试飞是否合格.

2.4民航介入验证试飞全过程

通用飞机和民用飞机一样,民航适航当局

参与顾问,指导和监控验证试飞的全过程,使

通用飞机的验证试飞完全在民航适航条例的

框架内进行.

2.5一个起落架次可完成多内容试飞

由于通用飞机重量轻,机体小且系统设备

简单,进行一个起落架次的试飞,可完成多内

容的验证试飞项目.同时,通用飞机的外场维

护也简易方便,因此,通用飞机的验证试飞,只

要领导得法管理有序,完全可以缩短试飞周

期,加快试飞进程.

2.6安全可靠是民用飞机验证试飞的核心

通用飞机和民用飞机一样,安全可靠是不

懈追求的目标.而验证试飞的根本也是确保

民用飞机投入使用时安全可靠,何况新研制的

通用飞机面对明天的大众用户.因此,在验证

试飞时,安全可靠尤为重要.

30

3验证试飞程序

通用飞机的验证试飞程序通常按图1

进行.

调整试飞前完成验证试飞大纲.验证试

飞前召开TCB会议,通用飞机就进入验证试

飞.根据验证试飞报告,编写通用飞机适航标

准要求的验证试飞符合性报告,提供最终技术

资料的工程评审.

4小鹰500飞机验证试飞实践

小鹰500飞机于2003年10月24日完成

首飞后,进行87个起落架次的调整试飞,2004

年5月10日召开验证试飞前的TCB会议,批

准飞机进入验证试飞.两架验证机转到试飞

单位后,进行每架飞机需15—20天的测试改

装.试飞员经训练和恢复飞行后就转入验证

试飞.2005年3月15日完成尾旋试飞,4月9

日完成夜航试飞,4月16日完成验证试飞大

纲规定的全部试飞项目.两架验证机在验证

试飞期间完成178个起落架次科研试飞.

小鹰500飞机安装了速度,高度,杆移量

和舵偏量等80多个参数的测试仪器,尾旋试

飞时还加装遥测仪器和反尾旋阻力伞.验证

试飞项目包括飞行性能,操纵稳定性能和动力

装置等38个.空滑比,发动机空中启动,夜

航,失速,尾旋和颤振试飞属于风险项目,其中

单发空中启动和尾旋是高风险项目,属国内

首创.

小鹰500飞机的失速试飞分失速速度和

失速特性,失速特性试飞进行28个起落架次,

有前,后重心,最小,最大起飞重量,起落架和

襟翼收放,发动机为各种工作状态.失速试飞

的成功为尾旋试飞打下了基础.

小鹰500飞机的尾旋试飞在安装反尾旋

伞后进行.在一天内安排3个起落架次,完成

42种模态试飞.飞行重量为1400公斤,正常

重心,起落架和襟翼为收,放两种状态,发动机

为各种工作状态.当飞行高度在4000米时开

始做尾旋动作,按23部对正常类通用飞机的

要求,飞机进人尾旋后,在3秒钟即一圈尾旋

内飞机能正常改出.

5讨论

5.1通用飞机装一台发动机引发的问题

通过通用飞机验证试飞的实践,认为对通

用飞机装一台发动机引发的问题值得重视和

研究.

1)装一台发动机要尾旋试飞验证

由于安装一台发动机,按民航适航标准,

正常类和通勤类的通用飞机,验证试飞时必须

在进人尾旋一圈或3秒钟内从尾旋中改出.

特技类通用飞机要求更高,在进人尾旋6圈,

将飞机从尾旋改出.

尾旋试飞验证,对装一台发动机的通用飞

机无疑是难点,但也是机遇,既促进通用飞机

的发展,又促进验证试飞的发展.只要掌握了

这个技术,尾旋试飞就可迎刃而解.可以从通

用飞机的正常类推广到特技类;从通用飞机推

广移植到军用飞机.

2)舱内一氧化碳

通用飞机如装一台发动机,只能将发动机

前置在机头,与驾驶舱隔框相望.飞机在飞行

时,燃油燃烧后废气容易潜人座舱,使舱内一

氧化碳含量超标.特别是在燃油不完全燃烧

的慢车下滑状态,舱内一氧化碳超标更为严

重.通过小鹰500飞机的验证试飞使我们发

现和认识到这个问题,并通过堵孔和座舱通风

的办法降低一氧化碳含量.但要全部达标,颇

为困难.还要在工艺密封,排气口远离和采用

高质燃油上想办法.

3)舱内噪音

前置在机头的发动机和螺旋桨,必给飞机

带来振动和噪音,使驾驶舱内噪音超标.如何

降低噪音,也要在飞机设计和制造时采取得力

措施.否则,木已成舟,很难改善.

5.2通用飞机重量轻,体积小带来的问题

显然,通用飞机为重量轻,体积小的轻小

飞机,但小有小的优点,小有小的难处.验证

试飞时,小鹰500飞机安装测试设备,其设备,

支架和电缆等重量就近百公斤,把行李舱60

公斤的重量全用光了.因此,在验证试飞时可

变的使用重量不多,调重心的前限和后限值就

十分困难.

另外,飞机重量轻,体积小,对垂直方向的

重心十分敏感,反映在验证试飞的操纵稳定性

试飞科目上.

5.3通用飞机的测试设备

小鹰500飞机的测试设备按军民用飞机的

思路安排,设备大而齐,多而广,对验证试飞时的

数据处理比较习惯和方便,但引发一个如何和轻

小型飞机相适应的问题.由于测试设备重量占

全机重量近10%,重量过大,影响飞机装载和重

心的分配,不能试飞验证重心边界的性能.

无疑,轻小型飞机需要测试设备的轻小型

化.通过小鹰500飞机的试飞实践,建议录取

机内驾驶舱仪表数据判读性能,从而可大大减

少测试设备,缩短试飞时间.

5.4正确处理验证试飞中需进行的科研

试飞

新型号飞机在进行验证试飞时,有时会暴

露出由于设计和制造的不足而引发不正常现

象.无疑,需要用科研试飞的办法进行认识和

排除.而科研试飞需要时间,改装和实践为代

价,势必影响验证试飞的有序进行.这时候怎

么办?

小鹰5o0飞机在试飞失速特性时就遇到

当重心在刚过29%时,某种构型下的操稳性

能难于接受,从而需要进行观察气流分离的科

研试飞.由于强调验证试飞阶段不进行科研

试飞而被否决.

5.5验证试飞结果的落实

新型号飞机在验证试飞中必然会暴露这

(下转第38页)

3】

3关键技术

项目在国内首次系统地开展技术状态数

字化管理方法研究与软件开发技术的研究,

国外商用技术状态管理软件在国内应用不尽

如人意,如何解决当前存在的工程难题,软件

开发无类似的系统实例可供参照,开发起来

技术难度大.精简作业流,简化技术状态管

理和技术状态数字化管理软件系统开发成为

课题的主要技术关键,需要加以突破:

1)精简作业流

传统技术状态管理的作业系统是把每一

架飞机作为一个完整的唯一有效的作业单

元,每架飞机都要经过客户订单,工程设计,

工艺计划,制造设备,验收交付的一系列全过

程.但每架飞机之间大部分零部件是相同

的,而工程师们仍需忙于图纸重新编号与修

改.因此有必要实施作业分流,精简作业

流,将设计开发作业流按照一定的规则进行

合理的划分,将原有的作业流分为多个,从而

使作业流程简化,大幅度地减少重复工作,以

提高工作效率.

2)简化技术状态管理

简化技术状态管理实现了一种新的基于

零部件的技术状态控制方法.通过简化技术

状态管理,将原来基于图纸的有效性驱动的

技术状态控制转换为基于零件的模块驱动的

技术状态控制.简化技术状态管理带来如下

优点:减少产品定义;能够在产品全寿命周期

内增强管理和跟踪技术状态.

3)技术状态管理的数字化与网络化

传统的技术状态管理方法,产品的技术

状态信息是通过纸质技术文件与几何图样

来表达和传递的.控制方法也是通过人工

记录,审签与发放的.随着先进的飞机设

计技术,产品数据管理技术的应用.产品

数据多以电子文件,二维图样,数据模型数

据集的形式发送.传统的管理方法已无法

满足现代大型复杂设备如飞机的技术状态

管理.

信息化技术的发展,使飞机技术状态管

理网络化成为可能,在项目技术状态数字化

管理方法研究的基础上开发的技术状态管理

软件系统,实现了飞机技术状态数据的动态

管理与监控,大大提高了技术状态管理水平.

4结束语

通过技术状态数字化管理方法研究,加

深了技术状态管理者及广大设计员对飞机技

术状态管理技术的理解,优化了技术状态管

理流程与方法.开发的技术状态管理软件系

统实现了飞机技术状态管理的数字化与网络

化,在各重点型号的研制中取得了很好的工

程效益.

(上接第31页)

样或那样的问题,试飞员提出不少合理的建

议和要求,尽管这些事不影响验证试飞,但如

果新机投入使用方使用时这些问题仍然尚未

解决,显然,不仅影响新机的声誉,而且这些

意见还会反复提出.因此,验证试飞结果需

要采取措施落实在图纸上.

5.6压缩验证试飞时间

新型号飞机的试飞时间不能太长,其中

38

验证试飞的时间更需压缩.这是新型号飞机

研制的水平和能力的反映,也关系到新型号

飞机声誉问题.

小鹰500飞机的验证试飞抓得比较紧,

安排也井井有序,但尚有不少时间可以缩短.

如:试飞测试设备的简化和小型化,试飞员集

中时间试飞,风险和非风险试飞科目的穿插

进行等等.