一种低风险的直升机起降临界决断点试飞方法
【技术领域】
[0001]本技术属于直升机试飞技术领域，涉及直升机起降临界决断点的验证试飞方法，该技术可应用于军、民用直升机起降临界决断点的验证试飞当中。
【背景技术】
[0002]⑶P验证试飞是军/民用双发、多发直升机的重要性能边界验证科目，是含驾驶员在环的机动科目，必须通过真实环境的试飞进行确定或验证。该科目要求通过试飞验证出直升机在典型机场环境，采用安全的方式/轨迹起飞过程中，出现OEI后，直升机驾驶员可选择继续起飞或返回机场的临界分割点——CDP的位置，对该位置的描述是使用离地高度hr和对应速度V两者的组合。其核心是验证直升机在不同的初始能量状态下，发生OEI后重新建立最低安全飞行所需的能量转换空间——高度损失。
[0003]⑶P根据起飞或着陆过程可分为TDP和LDP。该科目通常在具体机场环境下，在确定的起降轨迹中指定的EFP位置，使用关车或将一台发动机置于慢车的方法模拟直升机在起飞或着陆阶段出现OEI ;保持此OEI功率状态，直升机分别完成继续起飞/中断着陆机动，直至在复飞轨迹当中达到4.5m最小离地安全高度；然后在同样的EFP位置，模拟0ΕΙ，完成中断起飞/继续着陆的验证动作，最终完成对CDP位直的验证。
[0004]由于此科目试飞中离地高度低，可用功率有限，飞行员处置的时间和空间小，采用上述方法进行⑶P试飞属于高风险科目，在GJB626A-2006《军用固定翼飞机和旋翼机科研试飞风险科目》将此科目列为旋翼类飞行器试飞I类风险科目。在试飞验证当中，一旦驾驶员对当前直升机的能量状态判断失误，或者出现操纵不当，就可能导致严重的坠地或撞击后果。
[0005]该科目的风险核心是“低高度+功率不足”。
[0006]以下是对本发明中出现的缩略语和符号的说明:
[0007]? CDP:起降临界决断点
[0008]? TDP:起飞临界决断点
[0009]? LDP:着陆临界决断点
[0010]? AEO:全发工作状态
[0011]? OE1:单发失效状态
[0012]? EFP:发动机失效点
[0013]? Vtoss:安全起飞速度
[0014]^V:飞行速度
[0015]^hr:离地高度
【发明内容】
[0016]本发明提供了一种低风险的直升机起降临界决断点试飞方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0017]a)在真实起降环境下AEO起降轨迹的确认试飞
[0018]在已确定的回避区边界约束下，获得标准的AEO起降轨迹，其飞行速度、飞行高度呈现固定的对应关系。通过不同机场条件下的AEO起降试飞，绘制出起降轨迹中V-1关系曲线。
[0019]b)在安全高度环境下进行模拟OEI加速特性的试飞
[0020]在安全高度上设定虚拟机场高度，重复起降轨迹并绘制出起降轨迹中V-1关系曲线，在绘制的V-hr关系曲线上由高到低选择多个EFP位置，模拟OEI并实施“继续起飞”或“中止着陆”机动试飞，获得直升机消除下降率达到Vtoss过程中的高度损失。
[0021]c)V_hr轨迹叠加获得⑶P试飞结果
[0022]对步骤b)获得的OEI加速过程的高度损失采用成熟的旋翼相似理论和动力相似理论进行换算，将步骤b)中EFP位置的速度叠加于步骤a)的起降轨迹中，扣除适航标准或验证要求中的安全间隙4.5m,即可获得⑶P位置。
[0023]本发明从分割两个风险组合入手，将⑶P验证试飞的基本动作分解为上述a)、b)两个步骤中常规动作内容分别执行，分别获取需用的数据，并通过数据处理，获得满足需求的⑶P位置验证结果。
[0024]将常规CDP试飞验证动作分解为两个试飞动作，分别规避了可用功率不足和由于离地高度较低改出空间有限这两个主要的风险源。
[0025]通过步骤a)中试飞动作，可以获得不同起降环境，包括开阔平坦机场、直升机机场和平台机场环境下典型起降轨迹的v-hz变化关系曲线；通过步骤b)中试飞动作，获得直升机在不同爬升、下降速度对应的能量条件下，使用剩余功率重新建立最低安全飞行状态的高度损失。在上述结果基础上，采用V-b轨迹叠加的方法对两个试飞动作获得的飞行轨迹进行数据处理，获取⑶P的具体位置。
[0026]本发明依据的基本原理为:直升机在确定的机场环境中，具有推荐的最大安全余量的起降方式。直升机采用此起降方式，在爬升或下降过程中，具有相对稳定的v-1对应关系。速度与高度实际表征的是直升机具有的能量，不同的能量对应于直升机在出现OEI后加速至Vtoss并消除下降，转入平飞-爬升过程中的能量转化速率，具体表现为直升机的高度损失。而此高度损失可以在较高的安全高度上获取，可有效避免低空触地的危险。
[0027]本发明的优点是:有效规避了常规CDP验证试飞中的“低高度+可用功率不足”的风险，可采用常规的试飞驾驶技术获得具有一定准确度的高风险科目的试飞结果。
【具体实施方式】
[0028]由于直升机起降场地多样，推荐的起降方式/轨迹有明显区别，但基本思路和实施方式是接近的，下面以直升机开阔机场的TDP为例对【具体实施方式】进行细致说明:
[0029]a)真实起降环境下AEO起降轨迹的确认。直升机在开阔机场上，在已知的回避区确定的起降范围内，采用地效内悬停-加速起飞方式，使用AEO功率状态反复多次完成起飞过程。通过试飞测试数据，获取具有代表性的起飞轨迹V-1关系曲线。
[0030]b)安全高度环境下OEI加速特性的试飞。直升机在安全高度(不宜过高，须保证直升机具有悬停和低速飞行能力)设定虚拟机场高度(选定场高500m)，按a)中建立的起飞轨迹进行悬停和增速爬升飞行，达到预定的初始速度V = 40km/h、65km/h和80km/h后，采用油门杆调整至双发限制功率模拟OEI，推杆进行增速，并保持功率不变，在接近预先分析获得的Vtoss速度前后拉杆，直至消除下降率建立稳定的爬升飞行状态或到达2min持续时间，恢复AEO飞行状态。使用外部光测系统测量加速过程中的飞行轨迹，获取达到Vtoss的最大高度损失。
[0031]c)使用成熟的旋翼相似和动力相似原理的换算方法，将直升机场高500m上的高度损失换算至场高0m。将此换算的高度损失值和TDP限定的4.5m安全离地高度叠加至a)中获得的起飞轨迹VA曲线上，即可获得直升机在场高Om高度上的TDP位置。
[0032]不同的起飞场地对应不同的推荐起降轨迹，需分别在a)和b)中复现此轨迹，c)方法不变。
【主权项】
1.一种低风险的直升机起降临界决断点试飞方法，其特征在于，包括以下步骤: a)在真实起降环境下AEO起降轨迹的确认试飞 在已确定的回避区边界约束下，获得标准的AEO起降轨迹，其飞行速度、飞行高度呈现固定的对应关系，通过不同机场条件下的AEO起降试飞，绘制出起降轨迹中V-1关系曲线； b)在安全高度环境下进行模拟OEI加速特性的试飞 在安全高度上设定虚拟机场高度，重复起降轨迹并绘制出起降轨迹中v-1关系曲线，在绘制的VA关系曲线上由高到低选择多个EFP位置，模拟OEI并实施“继续起飞”或“中止着陆”机动试飞，获得直升机消除下降率达到Vtoss过程中的高度损失； c)V-hr轨迹叠加获得⑶P试飞结果 对步骤b)获得的OEI加速过程的高度损失采用成熟的旋翼相似理论和动力相似理论进行换算，将步骤b)中EFP位置的速度叠加于步骤a)的起降轨迹中，扣除适航标准或验证要求中的安全间隙4.5m,即可获得⑶P位置。
【专利摘要】本发明提供了一种低风险的直升机起降临界决断点试飞方法，其特征在于，包括以下步骤：a)在真实起降环境下AEO起降轨迹的确认试飞；b)在安全高度环境下进行模拟OEI加速特性的试飞；c)V-hr轨迹叠加获得CDP试飞结果。
【IPC分类】B64F5/00, G01M9/00
【公开号】CN105628326
【申请号】CN201410605733
【发明人】于琦, 张华 , 沈雳, 赵敬超
【申请人】中国飞行试验研究院
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月31日