F-15飛機(jī)縮比模型失速尾旋試飛
X-48 BWB布局飛行驗(yàn)證
X-56氣動(dòng)彈性多用途驗(yàn)證平臺(tái)
AG600飛機(jī)模型掛機(jī)
“海鷗”300飛機(jī)縮比模型失速尾旋試驗(yàn)
AG600飛機(jī)縮比模型 在航空試驗(yàn)科學(xué)里，縮比模型是一門(mén)高精尖的學(xué)科技術(shù)?？s比模型是將真實(shí)飛行器外形按照合適的系數(shù)進(jìn)行幾何縮比，并遵循嚴(yán)格的相似準(zhǔn)則關(guān)系而生產(chǎn)出的一種特定試驗(yàn)對(duì)象，而縮比模型飛行試驗(yàn)則是利用縮比模型在真實(shí)大氣環(huán)境中飛行來(lái)預(yù)先研究真實(shí)飛行器的動(dòng)態(tài)飛行特性。 縮比模型自由飛技術(shù)的發(fā)展 當(dāng)前，縮比模型飛行試驗(yàn)已發(fā)展為當(dāng)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(qiáng)、使用限制少以及低成本的特點(diǎn)使其在航空飛機(jī)理論預(yù)測(cè)、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和全尺寸飛機(jī)飛行試驗(yàn)之間起到關(guān)鍵性作用。其科研價(jià)值和實(shí)用意義已被國(guó)內(nèi)外業(yè)界所廣泛認(rèn)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(dòng)整個(gè)飛機(jī)研發(fā)模式的變革，是未來(lái)飛行器設(shè)計(jì)研發(fā)中關(guān)鍵技術(shù)的一項(xiàng)重要驗(yàn)證途徑。 起初，縮比模型飛行試驗(yàn)主要用來(lái)預(yù)先研究飛機(jī)大迎角失速和尾旋特性，以降低新機(jī)失速和尾旋試飛的風(fēng)險(xiǎn)，使其充當(dāng)新機(jī)危險(xiǎn)試飛科目的“排雷兵”。飛機(jī)失速和尾旋是一種極其危險(xiǎn)的狀態(tài)，一旦意外進(jìn)入失速或尾旋，如果不能及時(shí)改出，飛機(jī)將會(huì)快速墜落，會(huì)嚴(yán)重危及到飛機(jī)安全?？s比模型飛行試驗(yàn)則通過(guò)縮比模型在真實(shí)大氣環(huán)境下進(jìn)行飛行試驗(yàn)，獲得大量的、可靠的試飛數(shù)據(jù)，試飛工程師則通過(guò)對(duì)試飛數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，科學(xué)地計(jì)算出飛機(jī)失速和尾旋臨界值，以避免飛機(jī)進(jìn)入到失速和尾旋狀態(tài)；并能夠給出飛機(jī)有效改出失速和尾旋方法，若飛機(jī)意外的進(jìn)入失速或尾旋，可以快速地幫助飛機(jī)改出失速或尾旋狀態(tài)。 美國(guó)NASA蘭利研究中心和德萊頓研究中心先后通過(guò)縮比模型飛行試驗(yàn)完成了F-15、F-16、F-18、B-1、X-31飛機(jī)等的失速和尾旋試驗(yàn)，取得了飛機(jī)失速/尾旋特性方面的大量數(shù)據(jù)和成果，為美國(guó)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(guó)飛行試驗(yàn)研究院）作為我國(guó)唯一的飛行試驗(yàn)鑒定機(jī)構(gòu)，自20世紀(jì)60年代初就開(kāi)展縮比模型飛行試驗(yàn)技術(shù)研究工作。先后為我國(guó)首架運(yùn)10、教8、教9、ARJ21、AG600、C919等開(kāi)展了縮比模型飛行試驗(yàn)，完成了國(guó)內(nèi)幾乎所有軍/民用飛機(jī)的失速和尾旋試飛研究，為我國(guó)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(yàn)通常采用無(wú)動(dòng)力投放的方式，模型通過(guò)掛架掛裝在母機(jī)機(jī)腹下方，母機(jī)按照預(yù)設(shè)爬升剖面到達(dá)試驗(yàn)空域后投放模型，模型投放后地面操縱人員按照試飛動(dòng)作要求完成試飛科目。試飛科目完成后，通過(guò)降落傘回收模型。 模型回收后，試飛工程師對(duì)試飛數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、統(tǒng)計(jì)和分析，并通過(guò)相似準(zhǔn)則關(guān)系換算得到真實(shí)飛機(jī)的動(dòng)態(tài)特性。與無(wú)動(dòng)力投放飛行試驗(yàn)不同，帶動(dòng)力縮比模型飛行試驗(yàn)和真實(shí)飛機(jī)一樣能夠在跑道上起飛/著陸，并在空中的飛行時(shí)間更長(zhǎng)。因此，帶動(dòng)力縮比模型飛行試驗(yàn)單架次能夠完成更多試飛動(dòng)作，效率更高，綜合模擬能力也更強(qiáng)。 試飛中心在開(kāi)展無(wú)動(dòng)力投放飛行試驗(yàn)的同時(shí)，也完成了教6飛機(jī)帶動(dòng)力縮比模型飛行試驗(yàn)，“海鷗”300帶動(dòng)力縮比模型飛行試驗(yàn)，并在國(guó)內(nèi)預(yù)先構(gòu)建了帶動(dòng)力無(wú)人機(jī)驗(yàn)證平臺(tái)，開(kāi)展了無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)研究、地面控制站研究和遠(yuǎn)距鏈路傳輸研究等，為國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展貢獻(xiàn)了力量。 利用縮比模型試驗(yàn)開(kāi)展前沿技術(shù)研究 在航空業(yè)界，誰(shuí)掌握了縮比模型飛行試驗(yàn)技術(shù)，誰(shuí)就掌握了航空技術(shù)預(yù)先研究的先機(jī)。 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外航空研究機(jī)構(gòu)通過(guò)縮比模型飛行試驗(yàn)進(jìn)行了大量前沿技術(shù)研究，美國(guó)通過(guò)X-36縮比模型飛行試驗(yàn)進(jìn)行了無(wú)尾布局隱身與敏捷性演示驗(yàn)證研究，X-48進(jìn)行了新型BWB氣動(dòng)布局的飛行試驗(yàn)研究，X-56進(jìn)行了氣動(dòng)彈性主動(dòng)控制方法研究，F(xiàn)-22進(jìn)行了雙機(jī)編隊(duì)飛行試驗(yàn)研究等關(guān)鍵技術(shù)研究，為美國(guó)先進(jìn)航空技術(shù)發(fā)展立下汗馬功勞。 在國(guó)內(nèi)，試飛中心利用其先進(jìn)的縮比模型飛行試驗(yàn)技術(shù)也積極開(kāi)展前沿技術(shù)研究。先后進(jìn)行了大迎角推力矢量控制試飛、先進(jìn)控制律演示驗(yàn)證試飛、等離子體流動(dòng)主動(dòng)控制演示驗(yàn)證試飛等先進(jìn)技術(shù)試飛研究，為我國(guó)航空技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展提供技術(shù)支撐。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了航空工業(yè)試飛中心縮比模型飛行試驗(yàn)專(zhuān)業(yè)在飛行控制技術(shù)、機(jī)載測(cè)試技術(shù)和試飛技術(shù)的顯著提升。 飛行控制技術(shù)是當(dāng)今航空領(lǐng)域的核心技術(shù)，也是縮比模型飛行試驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。試飛中心長(zhǎng)期致力于縮比模型飛行試驗(yàn)專(zhuān)業(yè)的飛控技術(shù)發(fā)展，實(shí)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(gè)。飛機(jī)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(yàn)依靠操縱手遠(yuǎn)程遙控來(lái)建立穩(wěn)定的30度坡度是不能實(shí)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(jì)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(guó)AG600大型水陸兩棲飛機(jī)縮比模型轉(zhuǎn)彎失速試飛試驗(yàn)，獲得了模型自由飛專(zhuān)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(duì)飛機(jī)的失速特性有重要影響。因此，螺旋槳飛機(jī)進(jìn)行了縮比模型失速和尾旋試驗(yàn)，必須進(jìn)行了螺旋槳?jiǎng)恿ο嗨颇M，以獲得真實(shí)螺旋槳滑流。AG600飛機(jī)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?jiǎng)恿ο嗨颇M的關(guān)鍵。對(duì)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(shí)時(shí)調(diào)控四個(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)速，能夠?qū)崟r(shí)保證四發(fā)螺旋槳轉(zhuǎn)速穩(wěn)定和一致，獲得了AG600飛機(jī)真實(shí)螺旋槳滑流作用下的失速特性。 還有當(dāng)下流行的3D打印技術(shù)，3D打印是制造業(yè)中的一個(gè)熱點(diǎn)方向，受到世界很多國(guó)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(shì)。試飛中心在3D打印領(lǐng)域主動(dòng)出擊，首次在AG600飛機(jī)和我國(guó)大型客機(jī)C919飛機(jī)縮比模型上應(yīng)用了3D打印產(chǎn)品。包括機(jī)翼天線(xiàn)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(jìn)未來(lái)3D打印技術(shù)在縮比模型飛行試驗(yàn)中的廣泛應(yīng)用。 未來(lái)隨著數(shù)字化技術(shù)和工程技術(shù)的深度融合，在整個(gè)航空設(shè)備研發(fā)過(guò)程中將大量使用縮比模型驗(yàn)證來(lái)簡(jiǎn)化、減少和輔助常規(guī)的物理試驗(yàn)，使得整個(gè)飛機(jī)產(chǎn)品驗(yàn)證過(guò)程向研發(fā)早期轉(zhuǎn)移，以促進(jìn)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(mén)綜合性、多學(xué)科的試飛技術(shù)，試飛中心將繼續(xù)在這一領(lǐng)域?qū)?biāo)世界一流，走在國(guó)內(nèi)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域排頭，為筑航空強(qiáng)國(guó)夢(mèng)貢獻(xiàn)力量。 |
