F-15飛機縮比模型失速尾旋試飛
X-48 BWB布局飛行驗證
X-56氣動彈性多用途驗證平臺
AG600飛機模型掛機
“海鷗”300飛機縮比模型失速尾旋試驗
AG600飛機縮比模型 在航空試驗科學里，縮比模型是一門高精尖的學科技術(shù)?？s比模型是將真實飛行器外形按照合適的系數(shù)進行幾何縮比，并遵循嚴格的相似準則關(guān)系而生產(chǎn)出的一種特定試驗對象，而縮比模型飛行試驗則是利用縮比模型在真實大氣環(huán)境中飛行來預先研究真實飛行器的動態(tài)飛行特性。 縮比模型自由飛技術(shù)的發(fā)展 當前，縮比模型飛行試驗已發(fā)展為當代航空新技術(shù)必不可少的研究手段之一。它的可信度高、綜合性強、使用限制少以及低成本的特點使其在航空飛機理論預測、風洞實驗和全尺寸飛機飛行試驗之間起到關(guān)鍵性作用。其科研價值和實用意義已被國內(nèi)外業(yè)界所廣泛認可，在促創(chuàng)新、提質(zhì)量、縮周期、降成本等方面效益突出，正在驅(qū)動整個飛機研發(fā)模式的變革，是未來飛行器設(shè)計研發(fā)中關(guān)鍵技術(shù)的一項重要驗證途徑。 起初，縮比模型飛行試驗主要用來預先研究飛機大迎角失速和尾旋特性，以降低新機失速和尾旋試飛的風險，使其充當新機危險試飛科目的“排雷兵”。飛機失速和尾旋是一種極其危險的狀態(tài)，一旦意外進入失速或尾旋，如果不能及時改出，飛機將會快速墜落，會嚴重危及到飛機安全?？s比模型飛行試驗則通過縮比模型在真實大氣環(huán)境下進行飛行試驗，獲得大量的、可靠的試飛數(shù)據(jù)，試飛工程師則通過對試飛數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，科學地計算出飛機失速和尾旋臨界值，以避免飛機進入到失速和尾旋狀態(tài)；并能夠給出飛機有效改出失速和尾旋方法，若飛機意外的進入失速或尾旋，可以快速地幫助飛機改出失速或尾旋狀態(tài)。 美國NASA蘭利研究中心和德萊頓研究中心先后通過縮比模型飛行試驗完成了F-15、F-16、F-18、B-1、X-31飛機等的失速和尾旋試驗，取得了飛機失速/尾旋特性方面的大量數(shù)據(jù)和成果，為美國的航空航天發(fā)展提供了重要的技術(shù)支持。 試飛中心（中國飛行試驗研究院）作為我國唯一的飛行試驗鑒定機構(gòu)，自20世紀60年代初就開展縮比模型飛行試驗技術(shù)研究工作。先后為我國首架運10、教8、教9、ARJ21、AG600、C919等開展了縮比模型飛行試驗，完成了國內(nèi)幾乎所有軍/民用飛機的失速和尾旋試飛研究，為我國航空技術(shù)的發(fā)展提供了重要的技術(shù)支持。 縮比模型飛行試驗通常采用無動力投放的方式，模型通過掛架掛裝在母機機腹下方，母機按照預設(shè)爬升剖面到達試驗空域后投放模型，模型投放后地面操縱人員按照試飛動作要求完成試飛科目。試飛科目完成后，通過降落傘回收模型。 模型回收后，試飛工程師對試飛數(shù)據(jù)進行處理、統(tǒng)計和分析，并通過相似準則關(guān)系換算得到真實飛機的動態(tài)特性。與無動力投放飛行試驗不同，帶動力縮比模型飛行試驗和真實飛機一樣能夠在跑道上起飛/著陸，并在空中的飛行時間更長。因此，帶動力縮比模型飛行試驗單架次能夠完成更多試飛動作，效率更高，綜合模擬能力也更強。 試飛中心在開展無動力投放飛行試驗的同時，也完成了教6飛機帶動力縮比模型飛行試驗，“海鷗”300帶動力縮比模型飛行試驗，并在國內(nèi)預先構(gòu)建了帶動力無人機驗證平臺，開展了無人機飛控系統(tǒng)研究、地面控制站研究和遠距鏈路傳輸研究等，為國內(nèi)無人機技術(shù)發(fā)展貢獻了力量。 利用縮比模型試驗開展前沿技術(shù)研究 在航空業(yè)界，誰掌握了縮比模型飛行試驗技術(shù)，誰就掌握了航空技術(shù)預先研究的先機。 近年來，國內(nèi)外航空研究機構(gòu)通過縮比模型飛行試驗進行了大量前沿技術(shù)研究，美國通過X-36縮比模型飛行試驗進行了無尾布局隱身與敏捷性演示驗證研究，X-48進行了新型BWB氣動布局的飛行試驗研究，X-56進行了氣動彈性主動控制方法研究，F(xiàn)-22進行了雙機編隊飛行試驗研究等關(guān)鍵技術(shù)研究，為美國先進航空技術(shù)發(fā)展立下汗馬功勞。 在國內(nèi)，試飛中心利用其先進的縮比模型飛行試驗技術(shù)也積極開展前沿技術(shù)研究。先后進行了大迎角推力矢量控制試飛、先進控制律演示驗證試飛、等離子體流動主動控制演示驗證試飛等先進技術(shù)試飛研究，為我國航空技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展提供技術(shù)支撐。同時也實現(xiàn)了航空工業(yè)試飛中心縮比模型飛行試驗專業(yè)在飛行控制技術(shù)、機載測試技術(shù)和試飛技術(shù)的顯著提升。 飛行控制技術(shù)是當今航空領(lǐng)域的核心技術(shù)，也是縮比模型飛行試驗的關(guān)鍵技術(shù)之一。試飛中心長期致力于縮比模型飛行試驗專業(yè)的飛控技術(shù)發(fā)展，實現(xiàn)了從人工遙控飛行到自主程控飛行的質(zhì)變，顯著提高了試飛數(shù)據(jù)質(zhì)量和效率，攻克了一系列“老大難”試飛科目，轉(zhuǎn)彎失速試飛便是其中一個。飛機的轉(zhuǎn)彎失速試飛都需要首先建立起穩(wěn)定的30°滾轉(zhuǎn)坡度，而縮比模型飛行試驗依靠操縱手遠程遙控來建立穩(wěn)定的30度坡度是不能實現(xiàn)。為此，試飛中心的試飛工程師們創(chuàng)新性地提出了“飛控輔助的轉(zhuǎn)彎失速試飛”方法，設(shè)計一套控制邏輯和控制律，利用飛行控制系統(tǒng)自主建立起模型30°滾轉(zhuǎn)坡度，控制精度高、穩(wěn)定性好，以此高質(zhì)量地完成了我國AG600大型水陸兩棲飛機縮比模型轉(zhuǎn)彎失速試飛試驗，獲得了模型自由飛專業(yè)在轉(zhuǎn)彎失速試飛科目方面的巨大突破。 眾所周知，螺旋槳滑流對飛機的失速特性有重要影響。因此，螺旋槳飛機進行了縮比模型失速和尾旋試驗，必須進行了螺旋槳動力相似模擬，以獲得真實螺旋槳滑流。AG600飛機具有四發(fā)螺旋槳，四發(fā)螺旋槳轉(zhuǎn)速控制的穩(wěn)定性和一致性，是保證螺旋槳動力相似模擬的關(guān)鍵。對此，試飛中心試飛工程師在縮比模型上研制了一套螺旋槳轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，由飛行控制系統(tǒng)實時調(diào)控四個螺旋槳轉(zhuǎn)速，能夠?qū)崟r保證四發(fā)螺旋槳轉(zhuǎn)速穩(wěn)定和一致，獲得了AG600飛機真實螺旋槳滑流作用下的失速特性。 還有當下流行的3D打印技術(shù)，3D打印是制造業(yè)中的一個熱點方向，受到世界很多國家制造領(lǐng)域特別是航空制造領(lǐng)域的普遍重視。3D打印產(chǎn)品通常具有精度高、重量輕，生產(chǎn)成本低，更換便利等優(yōu)勢。試飛中心在3D打印領(lǐng)域主動出擊，首次在AG600飛機和我國大型客機C919飛機縮比模型上應用了3D打印產(chǎn)品。包括機翼天線罩、螺旋槳整流罩、起落架、操縱舵面、翼尖小翼等部件，極大地縮短了研制周期，降低了制造成本，必將促進未來3D打印技術(shù)在縮比模型飛行試驗中的廣泛應用。 未來隨著數(shù)字化技術(shù)和工程技術(shù)的深度融合，在整個航空設(shè)備研發(fā)過程中將大量使用縮比模型驗證來簡化、減少和輔助常規(guī)的物理試驗，使得整個飛機產(chǎn)品驗證過程向研發(fā)早期轉(zhuǎn)移，以促進技術(shù)創(chuàng)新、縮減研制周期和降低試飛成本。模型飛行技術(shù)也必然將發(fā)展為一門綜合性、多學科的試飛技術(shù)，試飛中心將繼續(xù)在這一領(lǐng)域?qū)耸澜缫涣鳎咴趪鴥?nèi)專業(yè)領(lǐng)域排頭，為筑航空強國夢貢獻力量。 |
