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1、通用飞机的验证试飞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
2、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
3、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
4、,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
5、.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
6、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
7、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.303 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
8、 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 1520 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
9、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 40
10、00 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
11、.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
12、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
13、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
14、.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
15、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
16、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
