運輸類飛機進氣道濺水試驗方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明用于運輸類飛機濺水試驗，適用于民用飛機按照中國民用航空規(guī)章第25部運輸類飛機適航標準或者軍用運輸類飛機按照GJB243《航空燃氣渦輪動力裝置飛行試驗要求》進行的濺水試驗，為民用飛機的條款符合性驗證或者軍用飛機的設計定型提供依據(jù)，其他類型飛機的濺水試驗也可參照本方法進行。
【背景技術】
[0002]運輸類飛機濺水試驗是民用飛機在進行適航取證期間必須進行和獲得批準的重要試驗之一。目前國內外正在運營的民用運輸類飛機，在型號合格審定期間基本均完成了濺水試驗，并通過適航當局的批準，如國外早期的learjet45、F0KKER100飛機和當今的Airbus A380、Boeing747等大型客機。許多軍用運輸類飛機在型號設計定型期間也參照民用運輸類飛機的適航條款要求進行了濺水試驗，例如空客軍用飛機公司的A400M軍用運輸機。國外航空業(yè)經(jīng)過百年的發(fā)展，積累了扎實的基礎試驗技術，適航審定經(jīng)過多種型號飛機適航審定試飛或者設計定型試飛，特別是對運輸類飛機濺水試驗有了比較明確的試驗要求和嚴格的成功判斷標準，如果美國聯(lián)邦航空局FAA和歐洲航空局EASA均制定了相關的適航規(guī)章和條款。我國自上世紀末才開始真正開始自主研制運輸類飛機，因此在試驗程序方法和適航審定試飛方面才剛剛起步，運輸類飛機適航規(guī)章主要參照美國聯(lián)邦航空局的第25部制定，簡稱為CCAR-25。因此，我國的運輸類飛機要進入歐美市場、或者以FAA或者EASA適航標準為依據(jù)的其他國家，我國自行研制的運輸類飛機適航審定或者設計定型也需要通過FAA或者EASA適航規(guī)章標準的要求。
[0003]運輸類飛機濺水試驗雖然在FAA、EASA以及我國的CCAR-25中提及，但僅限于適航條款和要求，目前還沒有查詢到國外具體的實施方法和技術方案的文獻資料，在我國更是空白，因此沒有可依據(jù)執(zhí)行的技術資料和試驗程序可循。根據(jù)CCAR-25-R4的條款25.1091Cd) (2)飛機必須設計成能防止跑道、滑行道或機場其它工作場地上危險量的水或雪水直接進入發(fā)動機或輔助動力裝置的進氣道，并且進氣道的位置或防護必須使其在起飛、著陸和滑行過程中吸入外來物的程度減至最小?！保瑮l款25.1323 (h)對于空速指示系統(tǒng)的要求:“每個空速指示系統(tǒng)的安排必須盡可能防止由于濕氣、塵?；蚱渌s物侵入而失靈或產(chǎn)生嚴重誤差；”以及條款25.1325 (b)對于飛機靜壓系統(tǒng)的靜壓孔設計設計和位置必須使靜壓系統(tǒng)的性能受氣流變化或者受濕氣或其它外來物的影響最小的要求，必須通過濺水試驗來進行條款符合性的驗證。進行運輸類飛機濺水試驗，需要解決以下幾個問題:
[0004]a)試驗狀態(tài)的確定，包括試驗飛機構型、發(fā)動機構型狀態(tài)、試驗要求的試驗飛機滑行速度區(qū)間；
[0005]b)根據(jù)試驗要求的構型狀態(tài)、滑行速度區(qū)間確定試驗機場；
[0006]c)根據(jù)試驗飛機結構、濺水時間和水深要求以及試驗機場的條件，構建蓄水區(qū)域以模擬積水跑道；
[0007]d)滑跑結束后快速確定和識別試驗飛機濺水部位和程度；
[0008]e)獲取試驗過程濺水的視頻、圖像錄取技術，以判讀整個試驗過程的濺水情況；
[0009]f)精確獲得試驗飛機進入、離開試驗水池的滑行速度；
[0010]g)根據(jù)試驗的試驗飛機構型、發(fā)動機狀態(tài)、試驗要求的試驗飛機滑行速度確定試驗程序和方法、試驗飛機的滑跑方式；
[0011]h)試驗結果的判斷方法。
[0012]只有解決了以上幾個關鍵問題，才可以在技術上滿足試驗進行的要求，技術上具有向局方進行演示的方法，濺水試驗才可以進行，才可獲得適航當局或者審查方對試驗數(shù)據(jù)有效性的認可。

【發(fā)明內容】

[0013]發(fā)明目的
[0014]根據(jù)試驗飛機適航規(guī)章的要求進行濺水試驗，通過研究確定了濺水試驗過程中試驗飛機的構型狀態(tài)、試驗水池建設方法、能夠判斷試驗結果的試驗飛機涂色、試驗視頻攝制技術、試驗關鍵數(shù)據(jù)的獲取方法，以及數(shù)據(jù)的最后判讀方式等，形成一套標準的運輸類飛機濺水試驗的方法和程序。
[0015]技術方案
[0016]濺水試驗前，首先要根據(jù)相應的機型確定試飛的試驗飛機構型、發(fā)動機的各種工作狀態(tài)、試驗要求的試驗飛機滑行速度點，確定跑道上試驗水池的修建材料、位置，機體涂色的位置和材料選取，視頻攝制方法以及滿足試驗要求的試驗飛機滑跑方式等，然后根據(jù)試驗要求的試驗飛機滑行速度進行逐次試驗。
[0017]濺水試驗的具體試驗步驟如下:
[0018]步驟I試驗準備階段
[0019]分步驟1.1試驗飛機構型確定
[0020]依據(jù)濺水試驗的適航條款和試驗飛機的研制要求，可以確定試驗飛機的試驗重量W，重心位置，試驗要求的試驗飛機滑行速度區(qū)間為Okn?VK，Ve為該型試驗飛機的起飛抬前輪滑行速度，試驗飛機的襟翼位置為起飛卡位和著陸卡位，發(fā)動機狀態(tài)為起飛狀態(tài)或者著陸狀態(tài)，同時根據(jù)該型試驗飛機可派遣的構型確定可影響試驗結果的發(fā)動機的供電、引氣、點火器構型狀態(tài)，著陸構型下反推力裝置的狀態(tài)，試驗前，要對試驗飛機進行重量、重心調配，滿足試驗要求；。
[0021]分步驟1.2確定試驗水池的長寬
[0022]在濺水過程中要求不同構型的濺水時間不小于I秒，為滿足試驗的所有滑行速度，試驗水池的長度L。不小于VR*1秒，根據(jù)試驗飛機的起落架結構，試驗水池的寬度Lk不小于試驗飛機的主起落架輪胎外端距離U，同時考慮試驗飛機的滑跑偏離Λ Lk，試驗水池覽度 Lk Ss Ll+ Δ Lk ;
[0023]分步驟1.3試驗水池位置和構建方式
[0024]根據(jù)試驗要求的試驗飛機滑行速度、發(fā)動機狀態(tài)，通過試驗飛機性能計算出試驗飛機在試驗構型狀態(tài)下加速至試驗要求的試驗飛機滑行速度所需的場長LjUS，為滿足試驗飛機的滑行速度和發(fā)動機狀態(tài)要求，試驗水池距離跑道一端的長度不小于Ltias，試驗水池位于距離跑道上述端頭的Ltias?L1IAS+L。處。同時，根據(jù)試驗時順風和溫度升高對于試驗飛機加速距離的影響對試驗水池位置進行適當修正；試驗水池的堤壩材料為具有彈性、韌性、可牢固粘接在跑道上的材料組成，確保不會對飛機的滑行和飛行員操縱造成影響，并能夠防止水的泄露；
[0025]如果該段跑道道面存在坡度，則采用格柵式布局，格柵的大小根據(jù)跑道坡度計算，每個分格內90%以上區(qū)域的水深達到適航條款要求深度；
[0026]試驗前，在試驗區(qū)域完成試驗水池的建設；
[0027]分步驟1.4試驗飛機涂色
[0028]確定涂色位置，材料、顏色；涂色部位可包括試驗飛機空速管位置、試驗飛機進氣道唇口周向、進氣道內部的溫度傳感器區(qū)域、試驗飛機襟翼前緣區(qū)域、環(huán)控系統(tǒng)的進氣口區(qū)域、可能受影響的貨艙門、行李艙門區(qū)域、APU進氣口區(qū)域，根據(jù)試驗飛機的結構不同，涂色部位可按需求增減；涂色材料為無腐蝕性、遇水后痕跡明顯，易于清洗的水溶性液體；
[0029]分步驟1.5攝影攝像
[0030]根據(jù)濺水試驗水池的位置、試驗飛機的構型、攝像機拍攝的對象和目的，布置相應的攝像機；其中第1、第3攝像機分別位于試驗水池的兩側，采用廣角攝像機，拍攝從試驗水池入口到出口的所有影像；第2和第4攝像機分別位于試驗水池出口端一側，采用長焦攝像機，拍攝整個濺水過程視頻；第5攝像機安裝在客艙內，位于靠近發(fā)動機入口處的側窗后，拍攝進氣道唇口濺水視頻；
[0031]各攝像機的拍攝幀數(shù)不小于24幀/秒，基于拍攝的效果、安全和條件的限制，攝像機的位置可適當調整，在第1、第2、第3、第4號攝像機能夠獲得判斷濺水情況的條件下，可選擇安裝第6攝像機位于跑道另外一端，采用長焦高清攝像機，拍攝試驗飛機迎面的濺水視頻；可選擇第7攝像機安裝在直升機上，在試驗飛機滑跑前側方空中俯拍整個濺水過程，安裝第7攝像機的直升機可以在試驗機上空側前方同方向運動，盡可能保持和試驗飛機同樣的滑行速度；
[0032]試驗前，完成攝像機的安裝及調試；
[0033]分步驟1.6試驗飛機進入和離開試驗水池的滑行速度確定方法
[0034]在垂直于跑道的方向上，試驗水池入口邊和出口邊的延長線上布置第一數(shù)字高速攝影A和第二數(shù)字高速攝影機B，記錄試驗飛機進入和離開試驗水池的時間。數(shù)字高速攝影機和機載測試系統(tǒng)均采用GPS授時，時間同步，在機載測試數(shù)據(jù)中提取第一數(shù)字高速攝影機A、第二數(shù)字高速攝影機B記錄的時間對應滑行速度值；
[0035]分步驟1.7滿足滑行速度、發(fā)動機狀態(tài)的定點定速滑跑方法
[0036]1.7.1確定試驗飛機滑行速度
[0037]試驗首次試驗要求的試驗飛機滑行速度選取約VN0.1= I Ve/2 I值，其他滑行速度依次為VN0.2,VN0.3遞增至\，如果在VN0.1的滑行速度下出現(xiàn)不符合的試驗結果，可以減小滑行速度進行，直至試驗認為試驗結果滿足要求，試驗飛機兩個臨近滑行速度差值的絕對值< 20kn ；
[0038]1.7.2確定試驗飛機起滑點距離
[0039]根