直升机尾桨故障及其试飞研究.doc

第 19 卷 第 4 期2001 年 12 月飞 行 力 学FL IGH T D YN AM IC SV o l. 19 N o. 4D ec.2001文章编号: 100220853 (2001) 0420067203直升机尾桨故障及其试飞研究孙杰, 高艳辉(中国飞行试验研究院 飞机所, 陕西 西安 710089)摘 要: 介绍了直升机尾桨故障类型及其处理方法和试飞方法。探讨了发动机功率、空速、飞行高度等 因素对尾桨故障试飞的影响。在实际试飞的基础上, 给出了正确处理尾桨故障的基本方法, 为直升机飞行员 在飞行时遇到类似故障后的处理及有关研究人员提供了重要的参考。关 键 词:中图分类号:直升机;V 21214尾桨故障; 飞行试验文献标识码: A引言果飞行员判断处置不当, 就可能导致严重飞行事故。 尾桨反作用力矩的大小与发动机传输给旋翼的扭矩成正比, 尾桨桨距的大小与飞行速度近似成反比, 如果用大功率大速度或小功率小速度飞 行时, 左右脚蹬的位置基本平行。飞行中, 前飞速度的变化会引起旋翼需用功率的变化, 从无风悬停状态开始, 逐渐增加速度,旋翼的需用功率将会逐渐减小。 如果保持等高飞 行, 必须减小发动机的功率, 反作用力矩也随之减小。单旋翼直升机抗偏转力矩主要来源于尾桨产 生的推力。固定尾桨桨距增速飞行时, 随着速度的 增加, 尾桨的诱导速度减小, 推力增加, 同时, 垂尾 效应增加, 整个抗偏转力矩增加。通过以上分析, 可以看出: 影响尾桨力矩的因 素有飞行高度、发动机功率和尾桨桨距, 这些因素决定了直升机方向的平衡。尾桨故障是直升机飞行中最难处置的特情之一, 尾桨故障试飞的成败与否往往取决于一瞬间。 在直升机的飞行史上, 因模拟尾桨故障不当或尾 桨故障后处置不正确而发生的飞行事故很多。 因 此, 在直升机尾桨故障试飞中, 飞行员必须掌握丰 富的理论和实践经验, 作好充分的准备, 掌握正确 的尾桨故障处置方法, 确保直升机的试飞安全。在直十一的定型试飞中, 完成了该机的尾桨 故障试飞, 取得了这方面的飞行数据, 为该机的定 型提供了重要的依据, 并为其以后的使用提供了 重要的参考。直升机尾桨力矩及其影响因素1直升机尾桨系统通常由方向操纵脚蹬、尾桨传动轴、尾桨齿轮箱、尾桨和变距机构组成。 而尾 桨则是操纵直升机方向和取得方向平衡的重要部件。当尾桨发生故障后, 由于抗偏转力矩丧失或受到限制, 而此时旋翼又处于正常工作状态, 这时,直升机在旋翼反作用力矩的作用下就会使力矩失 去平衡, 在力矩差的作用下, 直升机便会产生偏转( 偏转的程度取决于力矩差的大小) , 使得直升机 高度下降、机头下俯, 并绕重心改变方向。此时, 如2 尾桨故障的类型和处理方法211尾桨故障的类型尾桨故障基本上分为两大类: 气动性故障 ( 尾桨涡环、失速等) 引起的尾桨推力丧失和机械性故收稿日期: 2001208231; 修订日期: 2001210225作者简介: 孙 杰 (19652) , 女, 黑龙江鸡西人, 高级工程师, 主要从事直升机试飞研究;高艳辉 (19762) , 男, 河北辛集人, 助理工程师, 主要从事直升机试飞研究。直升机的方向;当尾桨变距系统卡住时, 应先取得方向的 平衡, 进入五边后分别采用不同的方法进场和着 陆。此时, 直升机需要改平飞或转入下滑飞行减小功率, 或转入爬升增大功率。 当尾桨卡在大桨距时, 采用大功率就能保持方向的平衡。 此时, 可做 顺尾推力方向侧滑下降, 用操纵总距的方法保持方向和侧滑角直到接地; 当尾桨卡在小桨距时, 采用小功率就能保持方向的平衡, 进入五边后下放 总距保持下滑方向, 做半自转着陆; 如尾桨卡在平距即双脚蹬平行状态时, 进入五边后, 做中功率小 速度的进场及自转着陆。2. 1. 2机械性故障(1) 尾桨部件故障 当尾桨部件发生故障后,尾桨不仅不能正常工作, 还将产生振动。直升机在旋翼反作用力矩的作用下, 不仅向旋翼旋转的相反方向加速偏转, 高 度下降, 而且会因尾桨部件故障, 飞机重心前移,使机头明显下俯。 这是尾桨故障中较为严重的故障。(2) 脚蹬被卡住脚蹬或操纵机构被卡住, 会造成操纵不动左 右脚蹬, 改变不了尾桨桨距角。左脚蹬被卡在中立位置前。此时尾桨产生 的左偏力矩必然大于旋翼反作用力矩, 直升机将向左偏转运动;右脚蹬被卡在中立位置前。此时尾桨产生 的抗扭力矩必然小于旋翼反作用力矩, 直升机会 出现向右的偏转运动;双脚蹬被卡在中立位置。 此时不管是增大 还是减小功率, 直升机在旋翼反作用力矩的作用下, 都会改变飞行方向。 (3) 操纵连杆故障 当尾桨操纵连杆发生故障后, 飞行员操纵脚蹬不能改变尾桨桨距和尾桨推力。这时, 需要确定 尾桨桨距所处的位置, 其判断方法与脚蹬被卡住 的三种情况相似。以上几种类型的尾桨故障, 是直升机尾桨故障中的常见故障, 也是典型故障。它们对于飞行安 全都有较为严重的威胁, 在进行尾桨故障试飞中, 要使试飞员做好充分的理论和飞行准备。模拟尾桨故障的试飞方法3311模拟尾桨驱动力失效或尾桨部件故障的试飞方法这两类故障可统称为尾桨失效。 其试飞方法为: 在稳态平飞状态下, 试飞员收回两脚, 不操纵 脚蹬, 将直升机总距杆放到底, 同时将油门关至慢 车位置, 操纵直升机进入自转下滑飞行状态。 此 时, 应严格保持自转下滑空速, 这样可保证旋翼自 转转速, 在垂尾的作用下, 保持直升机的航向, 使 直升机改出方向偏转。此外, 还需做好自转着陆动作, 保持自转下滑 空速 110 km h 和旋翼转速 90% 107% , 对正着 陆场下滑。当高度降至 15 20 m 时, 平稳减速, 直 升机通过减速过程, 机头抬起; 当高度降至 56 m 时, 应顶杆放平滑撬或起落架; 当空速逐渐减至零, 高度降至 2 3 m时, 应立即迅速上提总距212尾桨故障的处理方法杆, 同时顶杆保持滑撬或起落架与地面平行, 采用3. 2. 1模拟左脚蹬被卡在中立位置前在稳态平飞的状态下, 试飞员保持左脚在前 的航向操纵位置不动, 然后调整功率, 使空速为110 km h , 保持直升机的飞行方向;用向左盘旋的方法, 调整飞行高度, 使直升机 进入起落航线飞行。 操纵直升机产生一个向左的偏航角, 再向右操纵驾驶杆使直升机右侧滑飞行,进入下滑, 非常缓慢地减速;使用总距杆保持小下滑角进入下滑轨迹, 待 直升机速度消失, 到达着陆点上空, 高度为 12 m 时进入悬停, 操纵总距使直升机下降高度直至 着陆。3. 2. 2模拟右脚蹬被卡在中立位置前 在稳态平飞的状态下, 试飞员保持右脚蹬在前的航向操纵位置不动, 然后调整功率, 使空速为110 km h , 保持直升机的飞行方向;用向右盘旋的方法, 调整飞行高度, 进入起落 航线飞行, 调整功率的同时应适量向前推杆以增 大空速, 使直升机借助于垂尾的作用保持航向;当直升机到达航线高度后, 需柔和顶杆使直升机增速到 180 km h。 当接近改出方向时, 需放 总距, 并向左推杆同时再稍向后带杆, 将空速减至150 km h , 使直升机改出转弯, 保持直线飞行, 然 后操纵直升机进入起落航线飞行;当直升机的高度下降至 15 20 m 时, 柔和放 总距杆同时向后拉杆, 缓慢平稳地减速;当高度下降至 5 m 时, 应调整航向, 当高度降 至约 2 m 时, 将油门关至慢车, 采取瞬时增距的方法着陆。3. 2. 3模拟双脚蹬被卡在中立位置在稳态平飞的状态下, 试飞员保持左、右脚蹬 在中立位置不动, 然后调整功率, 使空速为 110km h , 保持直升机直线飞行;通过向左 ( 或向右) 做盘旋上升或盘旋下降,调整飞行高度, 进入起落航线飞行;当高度下降至 15 20 m 时, 保持空速为 70 80 km h , 向着陆点飞行;当高度下降至 5 m 时, 应柔和上提总距, 同时 顶杆放平滑撬或起落架; 当机头向右偏转接近对正跑道, 高度约 2 3 m 时, 应迅速将油门关至慢车; 当高度约 1 2 m直升机着陆2 。时, 采用瞬时增距的方法使结束语4直升机的尾桨故障试飞是一个难度很大的飞行科目, 其试飞方法和特情处理方法也是很复杂 的, 试飞员应该在大量训练的基础上, 掌握各个机 型尾桨故障的不同规律, 以便更好地完成这项风 险试飞科目。参考文献:朱其宝, 等. 直十一飞行手册 Z .1996.景德镇: 602 所,1曹弋兵, 等. 直十一平衡计算报告R . 景德镇: 602所, 1996.2The he l icop ter ta il- ro torfa ilure an d the f l igh t te stSU N J ie, GA O Y an 2h u i( A irc raf t F l ig h t T es t T ech n ology I n s t itu te, C h in ese F l ig h t T es t E s ta bl ishm en t,X ia n 710089, C h in a )A bstra c t: T h is p ap e r p re sen t s th e ta il2ro to r fa ilu re p a t te rn s, h an d le m e tho d s an d f ligh t te st m e tho d s o f h e licop te r. It in ve st iga te s in f lu en ce o f th e fac to r s su ch a s en g in e pow e r, a ir2 sp eed an d f ligh t a lt itu de o n th e ta il2ro to r fa ilu re f ligh t te st. B a se o n th e ac tu a l f ligh t te st, it g ive s th e b a sic m e tho d s fo r h an d lin g th e ta il2ro to r fa ilu re an d sp ec ia l co n d it io n du r