張劍+匡群+鄭曉輝

【摘 要】本文以某型民用飛機(jī)為背景，闡述了完成民用飛機(jī)起飛綠色帶仿真計(jì)算的必要性和重要性。在此基礎(chǔ)上，介紹了起飛綠色帶仿真計(jì)算的流程，可應(yīng)用于民用飛機(jī)的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證。

【關(guān)鍵詞】起飛綠色帶；仿真計(jì)算；流程；民用飛機(jī)

【Abstract】Based on a certain civil aircraft， the significance and necessity of simulation analysis of green zoon of take off are depicted. On the basis of these， the flow of simulation analysis of green zoon of take off is introduced. The flow can be used in civil aircraft design and validation.

【Key words】Green zoon of take off； Simulation analysis； Flow； Civil Aircraft

0 引言

起飛綠色帶仿真計(jì)算分析是民用飛機(jī)研發(fā)研制過(guò)程中的一個(gè)重要科目。

飛機(jī)起飛之前，飛行員需要根據(jù)飛機(jī)的重量、重心，調(diào)整飛機(jī)預(yù)先設(shè)置好平尾的偏度值，使得飛機(jī)可以安全的起飛。由于該過(guò)程屬于人工設(shè)置，因此需要考慮出現(xiàn)錯(cuò)誤設(shè)置的情況，起飛綠色帶正是為了保證飛行員在誤配平的情況下，飛機(jī)仍能安全起飛。它通過(guò)限制起飛時(shí)平尾的偏度范圍，使得飛機(jī)在該平尾范圍內(nèi)有合適的俯仰力矩值，保證飛機(jī)安全起飛。起飛綠色帶是指在飛機(jī)起飛之前的平尾位置范圍，在該范圍內(nèi)，飛機(jī)可以安全的起飛，是飛機(jī)上非常重要的參數(shù)。根據(jù)此要求，首先通過(guò)平尾配平方式對(duì)飛機(jī)起飛綠色帶進(jìn)行了初步計(jì)算，計(jì)算狀態(tài)為設(shè)計(jì)要求中給定的狀態(tài)：起飛安全速度、起飛構(gòu)型、起飛推力。然后對(duì)起飛綠色帶抬頭極限位置和低頭極限位置進(jìn)行校核，該校核是通過(guò)桌面的飛機(jī)模型，結(jié)合六自由度方程，仿真誤配平起飛的過(guò)程。

本文針對(duì)起飛綠色帶仿真計(jì)算分析提出一個(gè)通用的工作流程，使得從事這項(xiàng)工作的技術(shù)人員有一個(gè)清晰的工作思路和工作邏輯，減少重復(fù)性工作，節(jié)約飛機(jī)研發(fā)時(shí)間。

1 起飛綠色帶仿真計(jì)算分析流程

在確定起飛重量重心，起飛構(gòu)型襟縫翼位置，性能參數(shù)后，需結(jié)合六自由度仿真模型以及設(shè)計(jì)要求，起飛綠色帶仿真計(jì)算分析流程如圖1所示。

實(shí)驗(yàn)步驟概括為以下幾個(gè)過(guò)程：

1.1 確定計(jì)算狀態(tài)點(diǎn)

起飛綠色帶計(jì)算分析前需要確定狀態(tài)點(diǎn)，狀態(tài)點(diǎn)的內(nèi)容包括：飛機(jī)重量，重心，構(gòu)型，發(fā)動(dòng)機(jī)推力，速度等。狀態(tài)點(diǎn)的取值范圍在飛機(jī)包線以內(nèi)，考慮到飛機(jī)氣動(dòng)力模型的線性程度，一般取極限以及中間位置。

1.2 確定仿真計(jì)算方法

為了保證計(jì)算范圍涵蓋所有誤配平的情況，需要進(jìn)行起飛綠色帶抬頭極限位置校核和起飛綠色帶低頭極限位置校核。抬頭極限位置校核方法：當(dāng)飛機(jī)為后重心，重量為最小使用起飛重量，且水平安定面處于綠色帶的飛機(jī)抬頭極限位置，在正常起飛速度上使用直至最大的機(jī)頭下俯縱向操縱，即推滿桿機(jī)動(dòng)，考察飛機(jī)在俯仰方向是否能平衡。

起飛綠色帶低頭極限方法：當(dāng)飛機(jī)為前重心，最大起飛重量，且水平安定面處于飛機(jī)低頭的綠色帶極限位置，飛機(jī)在達(dá)到VR后使用最大縱向操縱，在某個(gè)時(shí)間內(nèi)飛機(jī)應(yīng)表現(xiàn)出明顯的抬頭。

1.3 進(jìn)行仿真計(jì)算

結(jié)合氣動(dòng)力模型和六自由度方程、起落架模型等在MATLAB軟件上進(jìn)行仿真計(jì)算分析。

1.4 設(shè)計(jì)要求符合性判斷

根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果，判斷飛機(jī)在抬頭極限位置俯仰方向能否平衡，低頭極限位置是否能有明顯的抬頭。如不滿足設(shè)計(jì)要求，需要根據(jù)配平計(jì)算結(jié)果重新設(shè)置飛機(jī)的起飛綠色帶的范圍。如滿足設(shè)計(jì)要求，則編制起飛綠色帶仿真計(jì)算分析報(bào)告。

2 結(jié)論

本文介紹了民用飛機(jī)起飛綠色帶仿真計(jì)算分析流程，對(duì)起飛綠色帶設(shè)置的緣由，以及起飛綠色帶計(jì)算進(jìn)行了詳細(xì)介紹，闡述了對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析方法。對(duì)設(shè)計(jì)要求的符合性進(jìn)行判斷，如不滿足要求則重新計(jì)算平尾配平范圍，確保飛機(jī)的安全起飛。本文所介紹的流程，可應(yīng)用于民用飛機(jī)的操穩(wěn)分析與設(shè)計(jì)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]AC 25-7C. Flight Test Guide for Certification for Transport Category Airplanes. 2012.1.

[責(zé)任編輯：張濤]