试飞中心在模型自由飞领域实现历史性技术突破

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C919

首次实现国内四发螺旋桨飞机的滑流模拟技术和转速同步控制技术;提出利用飞控模拟飞行员辅助控制试飞新方法,首次成功实现缩比模型的30°转弯失速试飞,打破该专业50余年发展受限僵局,航空工业试飞中心AG600模型自由飞项目团队再次填补国内技术领域空白,部分成果已应用于C919大型客机模型自由飞试验。

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AG600

据了解,通过模型自由飞试验对AG600飞机的失速特性进行预先研究,获得飞机失速速度,确认失速进入和改出的方法,验证改出失速的能力,主要目的是降低型号试飞风险,为该型号的设计改进和试飞提供全面技术支持。试飞中心飞机所无人机与模型飞行试验研究室主任郑浩介绍,与其他型号不同,AG600自由飞模型有四个螺旋桨,如果无法精确保证四个螺旋桨的转速同步,模型容易失控;二是该模型的失速速度远远小于载机的飞行速度,模型投放后有可能与载机发生碰撞,“因此我们首先面临的是如何实现自主控制来确保分离安全的问题”。根据AG600飞机研制方提供的风洞试验数据,AG600模型自由飞项目团队构建了缩比模型的气动模型,利用经典的常规控制律架构完成了缩比模型控制律设计。在这一过程中,项目团队首次实现了国内四发螺旋桨飞机模型自由飞从仿真模型预测到飞行试验验证的完整试验过程,提升了模型自由飞试验精准度,确保了模型与载机分离更安全、试飞动作更精准、试飞数据更准确。

在AG600模型自由飞试验中,由试飞中心项目团队开发的一套控制逻辑和控制律发挥作用,不仅确保了缩比自由飞模型稳定平飞,还首次实现了缩比模型的30°转弯失速试飞。据了解,成功实现模型自由飞转弯失速试飞,项目团队一举打破该专业50余年发展受限的僵局,为国内研究全尺寸飞机转弯失速特性提供了模型自由飞试验手段。

和涡轮喷气发动机等动力装置相比,螺旋桨滑流对飞机的气动布局干扰较大。因此,模拟螺旋桨滑流对AG600机翼的表面气流分离影响等成为试飞中心项目团队的又一攻坚课题。在地面试验中,科研人员采用风洞试验中常见的丝线法流场显示技术,实现了AG600模型机翼表面的气流分离可视化;通过解决好AG600模型螺旋桨外形、转速、螺距等之间的关系,严格控制四个螺旋桨转速的一致性,确保四桨转速误差不超过2%,成功突破螺旋桨滑流的模拟技术,保证了AG600模型自由飞试验结果真实可靠,结论准确。

AG600模型自由飞项目课题主管张甲奇介绍,消除滑流问题对模型自由飞带来的一系列影响,这一课题早在20世纪30年代中期就开始为业内所重视,至今仍是各国航空科技发展所关注的重点。目前,除航空工业试飞中心于2012年在“海鸥”300飞机模型带动力模型自由飞试验中进行了初步尝试,国内自由飞试验领域尚无其他成功案例。

此外,针对项目周期短、试验内容复杂以及降低试验成本等要求,AG600模型自由飞项目团队将3D打印技术应用于缩比AG600自由飞模型研制,所有用该技术制造出来的零部件不用二次修配,不用反复调试,可一次安装成功。目前,经过48架次的模型自由飞试验,3D打印技术在AG600模型自由飞项目中的应用已完全成熟,零部件研制周期可以下降至传统技术的10%~30%,研制经费比传统工艺节省30%~50%,加工效率可提高3~5倍。

责任编辑:李居阳

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