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海鸥300飞机尾旋特性风洞试验研究


龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 海鸥 300 飞机尾旋特性风洞试验研究 作者:杨康智 陈春鹏 来源:《科技创新与应用》2014 年第 07 期 摘 要:为研究海鸥 300 飞机尾旋特性,在 Φ5m 立式风洞进行不同襟翼构型、不同重心位 置、起落架收起/放下的相互组合状态的风洞试验。试验研究结果表明,海鸥 300 飞机能够在 不超过一圈附加旋转中从单

圈尾旋或者 3 秒尾旋(取时间长者)中改出。标准改出动作可以满 足所有构型及重心情况下的尾旋改出要求,且操作简单,是一种最优的尾旋改出方法。 关键词:尾旋;风洞试验;海鸥 300 1 引言 尾旋是飞机最复杂也是最危险的飞行状态之一,常被称之为极限状态飞行。为了分析和预 测尾旋、防止尾旋事故的发生, 自 1910 年世界上发生第一起飞机尾旋事故以来, 人们已为之 苦心研究了 100 多年, 但由于飞机设计技术的发展,飞机的气动布局与质量配置特性在不断 的发展,因此,对飞机的尾旋特性研究从未停止过。其间发展的尾旋预测技术有:大迎角静态 测力、强迫振荡、旋转天平测力和大幅度快速俯仰振荡等常规风洞试验技术[1]; 流态分析试 验技术[2]; 水平风洞、立式风洞、空中动力相似模型自由飞试验技术[3]; 分析研究[4~6]; 飞行模拟器; 设计判据以及飞行试验研究[7~9]等。 在飞机失速/尾旋飞行试验之前,获得失速/尾旋动态特性资料的最可靠资料来源于模型自 由飞试验,这些试验包括:模型失速/偏离自由飞风洞试验、立式风洞模型自由飞试验、空中 投放自由飞尾旋试验。对于飞机尾旋的研究,基于立式风洞的优点,大量的和基本的尾旋和改 出尾旋特性的试验研究都在立式风洞进行。对于一种特定的飞机,利用立式风洞的主要目的在 于分析其尾旋特性,以确定最佳的尾旋改出方法和各重要参数(例如各个部件、质心位置以及 外形变化等)对尾旋特性的影响。 海鸥 300 飞机采用悬臂式中上单翼,“+”型高置水平尾翼高置单发前三点可收放式起落架 的船身式水上飞机。海鸥 300 飞机为单发正常类轻型通用飞机, 在正常使用过程中, 是禁止 有意进入尾旋飞行的, 但在研制阶段必须按照中国民用航空规章要求进行尾旋特性飞行试验 验证[10]。 2 试验相似准则及方法 尾旋试验过程的模拟准则除几何相似外,还应满足动力相似(即弗劳德数 Fr 相等)。试 验模型应满足以下缩比原则[1]: 几何缩比因子 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 质量 转动惯量 质心位置 式中,K 为模型缩比因子;大气密度比?驻=?籽 f/?籽 m,?籽 f 为模拟高度处的大气 密度,?籽 m 为风洞所在地海拔的大气密度。 试验采用悬挂支持模型法[1],试验时由上下柔性悬挂绳索将模型置于试验段中(图 1)。 试验从低速开始, 操作员将模型放入试验段, 用手给模型施加一个初始旋转(约每秒 1~3 圈),然后气流速度平缓变化直到模型所受到的气动阻力等于其重量,此时操作员松开上挂 绳,使模型处于自由悬浮运动状态。当模型处于尾旋运动时, 操纵测示系统(包括运动轨迹 复现系统——由位于试验段侧边和试验段顶部或底部的摄像机组成)测量模型作尾旋运动时的 各运动参数随时间变化的规律,一直持续到模型尾旋运动 3~5 圈后,自动操纵台给舵面偏转 自动装置发出(遥控)指令,使模型舵面按预定方案偏转以改出尾旋或到新的尾旋状态时,才 停止测量(包括摄影)。在判读仪上判读摄影胶片,就可获得给定飞机模型的尾旋特性和改出 尾旋特性。 3 试验设备及模型 试验在 Φ5m

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