于海龍， 王之瑞

(1.哈爾濱飛機制造有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150066；2.空軍試飛局第二試飛大隊，黑龍江 哈爾濱 150060)

直升機最大最小旋翼轉(zhuǎn)速試飛研究

于海龍1， 王之瑞2

(1.哈爾濱飛機制造有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150066；2.空軍試飛局第二試飛大隊，黑龍江 哈爾濱 150060)

根據(jù)適航條例FAR21部和FAR29部的要求，直升機使用限制應(yīng)制定最小和最大無動力轉(zhuǎn)速，并規(guī)定必須經(jīng)結(jié)構(gòu)和飛行試驗證實這些限制上下有適當(dāng)余量。關(guān)鍵件必須按高于批準(zhǔn)的最大轉(zhuǎn)速的5%和低于批準(zhǔn)的最小轉(zhuǎn)速的5%進行設(shè)計和試驗；有動力必須制定最小有動力轉(zhuǎn)速，并在整個試飛包線范圍內(nèi)旋翼轉(zhuǎn)速不低于制定的最小旋翼轉(zhuǎn)速。文章著重介紹了以單變量、小增量的試飛方法，安全可靠地試飛出直升機最大最小旋翼轉(zhuǎn)速,并給出了旋翼轉(zhuǎn)速邊界的判斷方法和試飛結(jié)果。

不可超越速度；有利爬升速度；設(shè)計速度；遙測系統(tǒng)；監(jiān)測系統(tǒng)

0 引言

直升機最大、最小旋翼轉(zhuǎn)速試飛具有極大的風(fēng)險性，采用正確的試飛方法和恰當(dāng)?shù)谋Ｕ蠗l件，可以大大提高試飛的安全性和有效性，并能保證采集的數(shù)據(jù)可靠、實用。

1 直升機最大、最小旋翼轉(zhuǎn)速適航要求[1-2]

1.1 無動力限制

無動力或自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速限制由設(shè)計制定，通過結(jié)構(gòu)試驗驗證，并在飛行試驗期間進一步證實。關(guān)鍵件必須分別至少按高于經(jīng)批準(zhǔn)的最大轉(zhuǎn)速的5%和低于經(jīng)批準(zhǔn)的最小轉(zhuǎn)速的5%的轉(zhuǎn)速進行設(shè)計和試驗。

1.2 有動力限制

必須制定最小有動力旋翼轉(zhuǎn)速，以使它不小于按結(jié)構(gòu)制定的最小旋翼轉(zhuǎn)速。最小有動力轉(zhuǎn)速也不能小于旋翼航空器飛行試驗驗證期間任何嚴(yán)重機動中所達到的那些值。不像無動力情況那樣，要求經(jīng)驗證的值與限制值之間有5%的余量。

1.3 FAA合格審定政策(第70節(jié)評審要求)

要求以最大連續(xù)功率(超過最大持續(xù)溫度限制可能產(chǎn)生的最大連續(xù)扭矩)在VNE速度下做左右30°側(cè)傾的“旋翼不平穩(wěn)性”飛行演示。為給駕駛員提供一定的不平穩(wěn)性裕度，F(xiàn)AA要求機動演示在VNE下完成30°側(cè)傾轉(zhuǎn)彎而不產(chǎn)生過大的不平穩(wěn)性。應(yīng)以最大旋翼轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速限制值進行該機動。在飛行載荷測量期間，應(yīng)對此狀態(tài)進行檢查，并記錄有關(guān)數(shù)據(jù)，以保證在此“不尋?！睜顟B(tài)下不會產(chǎn)生危險載荷。

1.4 電調(diào)發(fā)動機試飛要求

鑒于目前世界直升機發(fā)展水平，所有新型直升機基本上都配備電燃調(diào)發(fā)動機，能夠自動調(diào)節(jié)直升機旋翼轉(zhuǎn)速在最有效的恒定轉(zhuǎn)速上，可以斷定直升機最大、最小旋翼轉(zhuǎn)速試飛要求，如圖1。

圖1 電燃調(diào)直升機最大、最小旋翼轉(zhuǎn)速試飛要求

2 試飛所需設(shè)備

1)載荷測試設(shè)備，能夠測試全機重要部位載荷數(shù)據(jù)。

2)振動設(shè)備，能夠測試全機重要部位振動數(shù)值。

3)操縱位移設(shè)備，能夠測試操縱系統(tǒng)各軸操縱余量。

4)發(fā)動機參數(shù)傳輸設(shè)備，能夠傳輸發(fā)動機參數(shù)。

5)大氣數(shù)據(jù)測試設(shè)備，能夠測試直升機高度、速度、大氣溫度、大氣壓力。

6)遙測設(shè)備，能夠把載荷數(shù)據(jù)、振動數(shù)據(jù)、操縱位移、發(fā)動機參數(shù)、大氣數(shù)據(jù)傳到地面站，進行實時監(jiān)控，并能及時指揮試飛員。

7)監(jiān)測設(shè)備或伴飛飛機，能夠全面觀察到直升機試飛狀態(tài)和整機情況，發(fā)現(xiàn)直升機有損壞或危險狀態(tài)及時提醒，必要時可進行救助。

3 試飛方法

3.1 有動力Vne、Vd的確定

3.2 無動力Vne、Vd的確定

3.3 旋翼最大轉(zhuǎn)速、最小轉(zhuǎn)速試飛

3.3.1 旋翼最大、最小轉(zhuǎn)速限制

旋翼最大、最小轉(zhuǎn)速受噪音、前行槳葉壓縮比、后行槳葉失速、槳尖最大速度、旋翼動量等限制，如圖2。

圖2 旋翼轉(zhuǎn)速限制

3.3.2 旋翼槳尖馬赫數(shù)計算公式

3.3.3 有動力旋翼最大、最小轉(zhuǎn)速試飛方法

有動力旋翼最大、最小轉(zhuǎn)速即為有動力Vne狀態(tài)下左右轉(zhuǎn)彎30°和有動力Vd狀態(tài)旋翼轉(zhuǎn)速在正常轉(zhuǎn)速范圍即可。也就是只要Vne轉(zhuǎn)彎符合要求，Vd能正常達到，旋翼轉(zhuǎn)速在電調(diào)調(diào)節(jié)下始終保持穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，有動力旋翼最大、最小旋翼轉(zhuǎn)速試飛就圓滿完成。

3.3.4 無動力旋翼最大、最小轉(zhuǎn)速試飛方法

4 試飛數(shù)據(jù)及曲線

按照適航要求和上述試飛方法，ALOⅢ型直升機進行了旋翼最大、最小轉(zhuǎn)速試飛，取得了非常良好的試飛效果。該型號機Vmp為70kt，Vne為80kt,Vd為90kt,最大旋翼轉(zhuǎn)速為400 rpm，最小旋翼轉(zhuǎn)速為300 rpm。圖3給出了旋翼轉(zhuǎn)速、重量、重心、速度等信息。圖4-圖9給出了不同速度點擴展旋翼轉(zhuǎn)速的試飛曲線，給出了操縱位移、旋翼轉(zhuǎn)速、速度、下降率、振動水平等數(shù)據(jù)。

圖3 直升機速度與旋翼轉(zhuǎn)速

圖4 Vmp旋翼轉(zhuǎn)速和操縱位移

圖5 Vmp旋翼轉(zhuǎn)速、下降率和振動值

圖6 旋翼轉(zhuǎn)速和操縱位移

圖7 Vne旋翼轉(zhuǎn)速、下降率和振動值

圖8 Vd旋翼轉(zhuǎn)速和操縱位移

圖9 Vd旋翼轉(zhuǎn)速、下降率和振動值

5 結(jié)論

按照單變量、小增量的步進法試飛邊際科目，不但能保證試飛安全，還能全面檢查直升機的各種狀態(tài)，增加試飛員的試飛信心，讓試飛員全面了解直升機，能給出全面的試飛數(shù)據(jù)。

[1] CCAR-27-R1 中國民用航空規(guī)章第27部，正常類旋翼航空器適航規(guī)定[S]. 2002.

[2] CCAR-29-R1 中國民用航空規(guī)章第29部，運輸類旋翼航空器適航規(guī)定[S]. 2002.

[3] Zyl P van.NR EXPANSION TEST PROCEDURES[Z].南非試飛員學(xué)院理論教材.

[4] Rotor Speed Envelope Test Of ALOⅢ[Z].ALOⅢ型機旋翼轉(zhuǎn)速包線試飛報告.

The Helicopter Maximum and Minimum Rotor Speed Flight Test Investigation

YU Hailong1，WANG Zhirui2

(1.AVIC Harbin Aircraft Industry Group CO.,LTD， Haerbin 150066, China； 2.Air Force Flight Test Office Second Group， Haerbin 150060, China)

Based on the Airworthiness Standards FAA FAR Part 27 and Part 29, the helicopter must be established maximum and minimum rotor speed with power off. The limitation of the rotor speed should be proved by flight test and helicopter configuration confirmed. The minimum rotor speed should be not exceed during the throughout type tests and flight. This text mainly introduced the method using single variable and small increment to test out helicopter maximum minimum rotor speed safely. In the end this text gave the test results and the judging method of rotor speed boundary.

never exceeded velocity； maximum endurance speed； design speed；telemetering system；monitoring system

2016-03-10 作者簡介：于海龍(1968-)，男，河北圍場人，大學(xué)本科，高級工程師，現(xiàn)為試飛工程師。

1673-1220(2016)02-056-04

V217+.3

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