CN109533389A - 一种运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法，属于航空器审定技术领域。所述方法包括首先进行海平面起飞爬升试飞、进行海平面悬停试飞、进行高原悬停试飞；之后根据上述试飞数据获得各阶段试飞过程中发动机、APU、主减速器、中间减速器、尾减速器及其滑油的最高温度；最后，根据最高温度外推计算得到在旋翼航空器合格审定批准的最高外界大气温度下运行时的最高温度，并判断试飞超出温度限制。本发明对于运输类旋翼航空器适航取证具有很强的指导性，能够有效地验证运输类旋翼航空器动力装置部件设计是否具有足够的冷却能力，以保证旋翼航空器持续安全运行。

Description

一种运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法

技术领域

本申请属于航空器审定技术领域，具体涉及一种运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法。

背景技术

冷却飞行试验，是民用旋翼航空器进行适航取证必须进行且获得批准的重要试验之一，用于验证旋翼航空器在合格审定的运行条件下，滑油系统冷却系统能力能否保证动力装置相关部件及液体温度应保持在所指定的温度范围内。中国民用航空局适航规章CCAR-29部以及FAA\EASA相关适航标准均提出了运输类旋翼航空器冷却飞行试验的要求，包括试验程序的要求；但是，适航规章没有具体的试验实施方法。

由于国内民用航空器适航审定工作起步较晚，特别是运输类旋翼航空器适航取证型号极少。关于运输类旋翼航空器冷却试验方法，尚没有查询到可实施的具体试验方法和技术方案的文献资料。目前对于冷却飞行试验的要求通常仅进行随机试飞考核，不能验证临界状态下的滑油系统冷却能力。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本发明提出了一种运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法，以充分验证滑油系统的冷却能力。

一种运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法，包括：

确定外界环境温度；

分别进行海平面起飞爬升、海平面悬停及高原悬停试飞，获取各阶段试飞过程中动力部件及滑油的最高温度，所述动力部件包括发动机、APU、主减速器、中间减速器以及尾减速器；

根据最高温度外推计算得到旋翼航空器在设定的最高环境温度下的动力部件理论温度，比较所述最高温度与所述理论温度，判断动力部件设计是否超出温度限制要求。

优选的是，通过在所述动力部件上加装温度传感器获取各动力部件的最高温度。

优选的是，在试飞前进一步包括：

确定临界高度，所述临界高度是指旋翼航空器OEI状态下的能够达到的最大高度，或者爬升率0.79米/秒时的最大爬升高度，选其中较低者，其中，所述OEI状态是指一台发动机不工作的状态。

优选的是，所述海平面起飞爬升试飞包括：

对旋翼航空器按最大允许起飞和着陆重量进行配重。

优选的是，所述海平面起飞爬升试飞包括：

将1台发动机功率状态选择开关置于“地慢”位，以模拟OEI状态，并执行：

其余发动机最大功率爬升至距所述临界高度设定距离；

在功率不变的情况下，执行设定时间段的爬升及平飞运动。

优选的是，所述设定距离为300～320m。

优选的是，所述设定时间为25分钟～30分钟。

优选的是，执行设定时间段的爬升包括使发动机滑油温度和主减滑油温度最高后持续5分钟，或达到批准的最大高度。

优选的是，所述海平面悬停及高原悬停试飞包括以最大连续功率稳定悬停。

优选的是，所述理论温度为：

T_理论温度＝T_最高温度+〔T_{最高环境温度}-0.0065×H_压力高度-T_{外界环境温度}〕。

本发明提出了冷却起飞和冷却爬升相结合的试飞方法，可节省试验成本。

本发明用于验证运输类旋翼航空器在临界状态下，滑油系统的冷却能力。对于运输类旋翼航空器适航取证具有很强的指导性，能够有效地验证运输类旋翼航空器动力装置部件设计是否具有足够的冷却能力，以保证旋翼航空器持续安全运行。同时，本方法能有效地节省验证成本，保证旋翼航空器的适航性和安全性。

附图说明

图1为按照本发明运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法的一优选实施例的流程图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提供了一种运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法，如图1所示，包括：

确定外界环境温度；

分别进行海平面起飞爬升、海平面悬停及高原悬停试飞，获取各阶段试飞过程中动力部件及滑油的最高温度，所述动力部件包括发动机、APU、主减速器、中间减速器以及尾减速器；

根据最高温度外推计算得到旋翼航空器在设定的最高环境温度下的动力部件理论温度，比较所述最高温度与所述理论温度，判断动力部件设计是否超出温度限制要求。

在一些可选实施方式中，通过在所述动力部件上加装温度传感器获取各动力部件的最高温度。

在一些可选实施方式中，在试飞前进一步包括：

确定临界高度，所述临界高度是指旋翼航空器OEI状态下的能够达到的最大高度，或者爬升率0.79米/秒时的最大爬升高度，选其中较低者，其中，所述OEI状态是指一台发动机不工作的状态。

上述实施例限定了试飞前的准备工作，包括步骤1-试验准备阶段。

分步骤1.1旋翼航空器构型检查，确定构型符合型号适航取证构型，包括动力装置相关部件的安装、试验滑油应采用型号规定牌号的滑油等；

分步骤1.2进行试验测试改装，在发动机、APU、主减速器、中间减速器、尾减速器上加装温度传感器；

分步骤1.3分析确定旋翼航空器OEI(一台发动机不工作)状态下的临界高度，即其余发动机最大连续功率下的最大高度，或者爬升率0.79米/秒时的最大爬升高度，选其中较低者。

在一些可选实施方式中，所述海平面起飞爬升试飞包括：

对旋翼航空器按最大允许起飞和着陆重量进行配重。

在一些可选实施方式中，所述海平面起飞爬升试飞包括：

将1台发动机功率状态选择开关置于“地慢”位，以模拟OEI状态，并执行：

其余发动机最大功率爬升至距所述临界高度设定距离；

在功率不变的情况下，执行设定时间段的爬升及平飞运动。

在一些可选实施方式中，所述设定距离为300～320m。

在一些可选实施方式中，所述设定时间为25分钟～30分钟。

在一些可选实施方式中，执行设定时间段的爬升包括使发动机滑油温度和主减滑油温度最高后持续5分钟，或达到批准的最大高度。

下面详细介绍海平面起飞爬升试飞过程，包括步骤2-海平面-起飞爬升试飞：

分步骤2.01在标准海平面地面，选取合适的天气条件，地面空气温度≥37.8℃(温度越高越能真实地考核旋翼航空器冷却能力，如错过高温天气，可适当低于该温度)；

分步骤2.02对旋翼航空器按最大允许起飞和着陆重量、正常重心进行配重；

分步骤2.03按正常起动程序起动全部发动机，机轮离地3m～5m，以全发最大连续功率稳定悬停4min，保持到滑油温度稳定；

分步骤2.04以最大连续功率加速至65km/h，并爬升至旋翼航空器起飞安全高度(60m)；

分步骤2.05以最大连续功率、最佳爬升率继续加速爬升，至速度达到巡航速度，并以该速度进行爬升；

分步骤2.06当发动机、主减速器滑油温度稳定(温度变化率＜1.1℃/min)时，将1台发动机功率状态选择开关置于“地慢”位，以模拟OEI(一台发动机不工作)状态，剩余发动机以最大应急功率(2.5分钟OEI功率)，以巡航速度稳定爬升飞行2.5min；(“地慢”是指发动机的地面慢车状态。)

分步骤2.07保持1台发动机不工作，剩余发动机调整为最大连续功率状态，旋翼航空器以巡航速度继续爬升，至剩余发动机OE1状态的临界高度以下305米；

分步骤2.08保持1台发动机不工作，剩余发动机调整为30分钟OEI功率状态，旋翼航空器继续以巡航速度爬升飞行，至发动机滑油温度和主减滑油温度最高后5分钟，或达到批准的最大高度；

分步骤2.09继续保持发动机功率状态，改稳定平飞，爬升和平飞累计飞行30分钟。

分步骤2.10剩余发动机以最大连续功率飞行，稳定飞行5min；

分步骤2.11将1号发动机功率状态选择开关置于“飞行”位，稳定1min，随后按正常程序着陆。

在一些可选实施方式中，所述海平面悬停及高原悬停试飞包括以最大连续功率稳定悬停。

下面详细介绍悬停试飞过程，包括步骤3-海平面-起飞爬升试飞：

分步骤3.1在标准海平面地面，选取合适的天气条件，地面空气温度≥37.8℃(温度越高越能真实地考核旋翼航空器冷却能力，如错过高温天气，可适当低于该温度)；

分步骤3.2对旋翼航空器按最大重量、正常重心进行配重；

分步骤3.3按正常程序起动所有发动机，并按正常程序起动APU；

分步骤3.4起飞，保持离地高度3m～10m，以最大连续功率稳定悬停。

分步骤3.5保持悬停达到下述三个条件之一

1)保持悬停30min；

2)发动机和主减滑油温度稳定(温度变化率＜1.1℃/min)时，再保持悬停5min；

3)悬停中发动机或主减出现最高滑油温度后，再保持悬停5min；

分步骤3.6结束悬停并着陆，按正常程序关闭发动机和APU；

分步骤3.7发动机停车15min后，再关闭机上的数据采集系统。

以及包括步骤步骤4-高原—悬停试飞：

分步骤4.1在验证的最大起飞高度，选取合适的天气条件，地面大气温度≥相应于海平面温度37.8℃(海拔高度增加1000米，温度下降6.5℃，应尽可能选择高的气温进行试验，如错过高温天气，可适当低于该温度)；

分步骤4.2对旋翼航空器按最大重量、正常重心进行配重；

分步骤4.3按正常程序起动所有发动机，并按正常程序起动APU；

分步骤4.4在全发状态以最大连续功率进行爬升，直到达到零爬升率高度；

分步骤4.5在该功率状态及高度上，保持悬停，直到达到下述三个条件之一：

1)保持悬停30min；

2)发动机和主减滑油温度稳定(温度变化率＜1.1℃/min)时，再保持悬停5min；

3)悬停中发动机或主减出现最高滑油温度后，再保持悬停5min；

分步骤4.6结束悬停并着陆，按正常程序关闭发动机和APU；

分步骤4.7发动机停车15min后，再关闭机上的数据采集系统。

之后执行步骤5数据处理以及步骤6温度计算，即将上述步骤2、3、4中采集的数据进行处理，得到各阶段试飞过程中发动机、APU、主减速器、中间减速器、尾减速器及其滑油的最高温度；根据飞行试验实测的最高温度，外推计算得到在旋翼航空器合格审定批准的最高外界大气温度下运行时的最高温度，具体计算方法如下：

T_理论温度＝T_最高温度+〔T_{最高环境温度}-0.0065×H_压力高度-T_{外界环境温度}〕。

其中，T_{最高环境温度}为最高使用环境温度为型号合格审定批准的最高环境温度，但至少为37.8℃(冬季使用的装置除外)；

T_{外界环境温度}指试验中部件或液体首次出现最高温度时的外界空气温度，通常以机场地面的大气温度；

H_压力高度指测试外界环境温度的压力高度，通常以机场地面压力高度。

最后进行结果分析，将修正后的温度与旋翼航空器飞行手册中相关部件的温度限制进行对比，分析给出是否超出温度限制，评估是否满足设计规范和适航条款要求。

本发明提出了冷却起飞和冷却爬升相结合的试飞方法，可节省试验成本。

本发明用于验证运输类旋翼航空器在临界状态下，滑油系统的冷却能力。对于运输类旋翼航空器适航取证具有很强的指导性，能够有效地验证运输类旋翼航空器动力装置部件设计是否具有足够的冷却能力，以保证旋翼航空器持续安全运行。同时，本方法能有效地节省验证成本，保证旋翼航空器的适航性和安全性。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法，其特征在于，包括：

确定外界环境温度；

分别进行海平面起飞爬升、海平面悬停及高原悬停试飞，获取各阶段试飞过程中动力部件及滑油的最高温度，所述动力部件包括发动机、APU、主减速器、中间减速器以及尾减速器；

根据最高温度外推计算得到旋翼航空器在设定的最高环境温度下的动力部件理论温度，比较所述最高温度与所述理论温度，判断动力部件设计是否超出温度限制要求。

2.如权利要求1所述的运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法，其特征在于，通过在所述动力部件上加装温度传感器获取各动力部件的最高温度。

3.如权利要求1所述的运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法，其特征在于，在试飞前进一步包括：

确定临界高度，所述临界高度是指旋翼航空器OEI状态下的能够达到的最大高度，或者爬升率0.79米/秒时的最大爬升高度，选其中较低者，其中，所述OEI状态是指一台发动机不工作的状态。

4.如权利要求1所述的运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法，其特征在于，所述海平面起飞爬升试飞包括：

对旋翼航空器按最大允许起飞和着陆重量进行配重。

5.如权利要求3所述的运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法，其特征在于，所述海平面起飞爬升试飞包括：

将1台发动机功率状态选择开关置于“地慢”位，以模拟OEI状态，并执行：

其余发动机最大功率爬升至距所述临界高度设定距离；

在功率不变的情况下，执行设定时间段的爬升及平飞运动。

6.如权利要求5所述的运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法，其特征在于，所述设定距离为300～320m。

7.如权利要求5所述的运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法，其特征在于，所述设定时间为25分钟～30分钟。

8.如权利要求5所述的运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法，其特征在于，执行设定时间段的爬升包括使发动机滑油温度和主减滑油温度最高后持续5分钟，或达到批准的最大高度。

9.如权利要求1所述的运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法，其特征在于，所述海平面悬停及高原悬停试飞包括以最大连续功率稳定悬停。

10.如权利要求1所述的运输类旋翼航空器冷却飞行试验方法，其特征在于，所述理论温度为：

T_理论温度＝T_最高温度+〔T_{最高环境温度}-0.0065×H_压力高度-T_{外界环境温度}〕。