CN113076601A - 一种直升机斜坡起降的计算与试飞方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于直升机飞行力学技术领域，具体涉及一种直升机斜坡起降的计算与试飞方法。本发明的直升机斜坡起降计算方法，确定了不同斜坡起降方向和斜坡起降角度所需的周期杆操纵量，并给直升机周期杆的操纵范围设计提供了设计依据，使直升机能够实现研制要求规定的斜坡起降能力。同时提供了斜坡起降的试飞方法，为飞行员实施斜坡着陆科目提供指导，并验证了计算方法确定的周期杆操纵量，能够有效在各种不同斜坡条件下进行起降。

Description

一种直升机斜坡起降的计算与试飞方法
技术领域
本发明属于直升机飞行力学技术领域，具体涉及一种直升机斜坡起降的计算与试飞方法。
背景技术
直升机能在大多数的场地进行起降，这是直升机的一大特点。这些地面可能地势不平、出现斜坡等情况，因此，用户常常对直升机提出斜坡起降的要求。斜坡起降包括逆坡起降、顺坡起降、左右侧倾坡起降等角度。
直升机斜坡起降是一种较恶劣的使用状态，直升机驾驶杆的操纵余量、操纵品质、载荷、旋翼桨叶运动等都有可能接近极限。极限斜坡起降常常是纵、横向周期操纵的极限，在旋翼轴上会出现很大的弯矩，为使作用在直升机上的力和力矩平衡，当桨盘平面侧倾到极限而还有机轮未落地时，直升机在自重作用下自由落地，此时容易失去控制造成安全事故。
本发明提供直升机斜坡起降计算方法，用来初步判断可以进行的极限斜坡起降坡度，并针对不同的斜坡起降方向和斜坡起降角度，确定具体的周期杆操纵量；进而为验证此计算方法需开展相应的斜坡起降试飞，另外若试飞中操纵方法不合理，也可能导致在计算得到的周期杆操纵量下无法实现研制要求规定的斜坡着陆角度，需针对具体的斜坡起降过程制定一套合理的斜坡起降试飞流程。
发明内容
本发明的目的：提出一种简单有效的直升机斜坡起降的计算方法，以得到不同斜坡起降方向和斜坡起降角度对应的周期杆操纵量；为验证此斜坡起降的计算方法，另外若试飞中操纵方法不合理，也可能在计算的周期杆操纵量下无法实现研制要求规定的斜坡着陆角度，需针对具体的斜坡起降过程制定一套合理的斜坡起降试飞流程。
本发明的技术方案：直升机顺逆坡着陆主要影响纵向周期变距，左右斜坡着陆主要影响横向周期变距，因此斜坡着陆的计算方法是在不同的斜坡角度下计算所需的纵向周期变距和横向周期变距，根据本发明的第一方面，提供一种直升机斜坡起降的计算方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1：根据直升机总体设计结果，确定坡度角a，旋翼轴前倾角b，旋翼挥舞调节系数k；其中坡度角a是直升机研制要求，旋翼轴前倾角b是直升机的总体设计参数，旋翼挥舞调节系数k是旋翼结构参数；
S2：根据不同方向、不同角度的起降斜坡，对于左、右侧斜坡起降，分别根据公式(1)计算必须补偿轴前倾角β1C，根据公式(2)计算必须补偿横向斜坡角度β1S；
β1C必须补偿轴前倾角：β1C＝b° (1)
β1S必须补偿横向斜坡角度：β1S＝(0.7～0.8)a (2)
S3：根据不同方向、不同角度的起降斜坡，对于左、右侧斜坡起降，顺、逆斜坡起降，分别利用公式(3)-(8)计算纵向周期变距θ1S和/或横向周期变距θ1C；
对于右斜坡：
纵向周期变距θ1S＝β1C-k*β1S (3)
横向周期变距θ1C＝β1S-k*β1C (4)
对于左斜坡：
纵向周期变距θ1S＝β1C+k*β1S (5)
横向周期变距θ1C＝-β1S-k*β1C (6)
对于顺坡：
纵向周期变距θ1S＝-(0.8～0.9)*(a+b) (7)
对于逆坡：
纵向周期变距θ1S＝(0.8～0.9)*(a-b) (8)
在一个可能的实施例中，在所述步骤S2中，所述必须补偿横向斜坡角度β1S的计算公式(2)中，β1S＝0.75a。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S3中，对于顺坡，所述纵向周期变距θ1S计算公式(7)中，θ1S＝-0.83*(a+b)。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S3中，对于逆坡，所述纵向周期变距θ1S计算公式(8)中，θ1S＝0.83*(a-b)。
根据本发明的第二方面，提供一种直升机斜坡起降的试飞方法，利用权利要求1-4得到的纵向周期变距θ1S和/或横向周期变距θ1C，其特征在于，包括如下步骤：
S1：斜坡着陆试飞步骤；
S2：斜坡起飞试飞步骤。
在一个可能的实施例中，所述步骤S1中具体包括如下步骤：
S101：直升机在坡面上方悬停，缓慢下放总距杆，协调操纵使直升机缓慢下降，让最靠近坡面上部的直升机机轮先接触地面；
S102：根据不同方向、不同角度的起降斜坡，沿斜坡方向缓慢操纵周期杆，以防止直升机向下滚动或滑动；
S103：继续缓慢下放总距杆，使其余机轮接近地面，并根据机身姿态继续向斜坡方向缓慢调整周期杆至计算得到的所述纵向周期变距θ1S和/或横向周期变距θ1C，以保持旋翼水平；
S104：总距继续下放，直至直升机完全停靠在斜坡上，再完全下放总距。
在一个可能的实施例中，所述步骤S2中具体包括如下步骤：
S201：缓慢向斜坡方向调整周期杆至计算得到的纵向周期变距θ1S和/或横向周期变距θ1C，使得直升机旋翼水平；
S202：缓慢上提总距杆，使得直升机最靠近坡面下部的机轮将近离地，使用脚蹬操纵保持航向；
S203：继续缓慢上提总距杆，并协调操纵驾驶杆，使得直升机最靠近坡面下部的机轮完全离地，并使直升机达到悬停姿态；
S204：上提总距杆使坡面上部的直升机机轮离地，保持悬停。
在一个可能的实施例中，所述S1：斜坡着陆试飞步骤和所述S2：斜坡起飞试飞步骤中还包括试飞验证步骤，若在直升机未产生沿斜坡方向运动趋势，证明计算方法有效。
本发明的有益技术效果：本发明的直升机斜坡起降计算方法，确定了不同斜坡起降方向和斜坡起降角度所需的周期杆操纵量，并给直升机周期杆的操纵范围设计提供了设计依据，使直升机能够实现研制要求规定的斜坡起降能力。同时提供了斜坡起降的试飞方法，为飞行员实施斜坡着陆科目提供指导，并验证了计算方法确定的周期杆操纵量，能够有效在各种不同斜坡条件下进行起降。
附图说明
图1是本发明方法流程图；
图2是本发明实施例中顺逆斜坡着陆计算结果示意图；
图3是本发明实施例中左右斜坡着陆计算结果示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1，根据本发明的第一方面，提供一种直升机斜坡起降的计算方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1：根据直升机总体设计结果,确定坡度角a，旋翼轴前倾角b，旋翼挥舞调节系数k；其中坡度角a是直升机研制要求，旋翼轴前倾角b是直升机的总体设计参数，旋翼挥舞调节系数k是旋翼结构参数；
S2：根据不同方向、不同角度的起降斜坡，对于左、右侧斜坡起降，分别根据公式(1)计算必须补偿轴前倾角β1C、根据公式(2)计算必须补偿横向斜坡角度β1S；
β1C必须补偿轴前倾角：β1C＝b° (1)
β1S必须补偿横向斜坡角度：β1S＝0.75a(2)
S3：根据不同方向、不同角度的起降斜坡，对于左、右侧斜坡起降、顺、逆斜坡起降，分别利用公式(3)-(8)计算纵向周期变距θ1S和/或横向周期变距θ1C；
对于右斜坡：
纵向周期变距θ1S＝β1C-k*β1S (3)
横向周期变距θ1C＝β1S-k*β1C (4)
对于左斜坡：
纵向周期变距θ1S＝β1C+k*β1S (5)
横向周期变距θ1C＝-β1S-k*β1C (6)
对于顺坡：
纵向周期变距θ1S＝-0.83*(a+b)(7)
对于逆坡：
纵向周期变距θ1S＝0.83*(a-b)(8)
某型直升机轴前倾角为4°，旋翼挥舞调节系数为0.1，那么不同斜坡下的周期杆操纵量计算结果见表1。
表1某型机不同斜坡下的周期杆操纵量计算值
Figure BDA0003029031440000051
参见图1，根据本发明的第二方面，提供一种直升机斜坡起降的试飞方法，采用上述计算得到的纵向周期变距θ1S和/或横向周期变距θ1C，其特征在于，包括如下步骤：
S1：斜坡着陆试飞步骤；
S2：斜坡起飞试飞步骤。
所述步骤S1中具体包括如下步骤：
第一步：直升机在坡面上方悬停，缓慢下放总距杆，协调操纵使直升机缓慢下降，让最靠近坡面上部的直升机机轮先接触地面；
第二步：根据不同方向、不同角度的起降斜坡，沿斜坡方向缓慢操纵周期杆，以防止直升机向下滚动或滑动；
第三步：继续缓慢下放总距杆，使其余机轮接近地面，并根据机身姿态继续向斜坡方向缓慢调整周期杆至计算得到的所述纵向周期变距θ1S和/或横向周期变距θ1C，以保持旋翼水平；
第四步：总距继续下放，直至直升机完全停靠在斜坡上，再完全下放总距。
所述步骤S2中具体包括如下步骤：
第一步：缓慢向斜坡方向调整周期杆至计算得到的纵向周期变距θ1S和/或横向周期变距θ1C，使得直升机旋翼水平；
第二步：缓慢上提总距杆，使得直升机最靠近坡面下部的机轮将近离地，使用脚蹬操纵保持航向；
第三步：继续缓慢上提总距杆，并协调操纵驾驶杆，使得直升机最靠近坡面下部的机轮完全离地，并使直升机达到悬停姿态；
第四步：上提总距杆使坡面上部的直升机机轮离地，保持悬停。
以下表2展示了某型机不同斜坡下的周期杆操纵量试飞值。
表2某型机不同斜坡下的周期杆操纵量试飞值
Figure BDA0003029031440000061
Figure BDA0003029031440000071
如图2-3所示，斜坡起降计算值曲线与试飞值相符合，可以证明计算方法合理可信。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种直升机斜坡起降的计算方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1：根据直升机总体设计结果，确定坡度角a，旋翼轴前倾角b，旋翼挥舞调节系数k；其中坡度角a是直升机研制要求，旋翼轴前倾角b是直升机的总体设计参数，旋翼挥舞调节系数k是旋翼结构参数；
S2：根据不同方向、不同角度的起降斜坡，对于左、右侧斜坡起降，分别根据公式(1)计算必须补偿轴前倾角β1C、根据公式(2)计算必须补偿横向斜坡角度β1S；
β1C必须补偿轴前倾角：β1C＝b (1)
β1S必须补偿横向斜坡角度：β1S＝(0.7～0.8)a(2)
S3：根据不同方向、不同角度的起降斜坡，对于左、右侧斜坡起降、顺、逆斜坡起降，分别利用公式(3)-(8)计算纵向周期变距θ1S和/或横向周期变距θ1C；
对于右斜坡：
纵向周期变距θ1S＝β1C-k*β1S (3)
横向周期变距θ1C＝β1S-k*β1C (4)
对于左斜坡：
纵向周期变距θ1S＝β1C+k*β1S (5)
横向周期变距θ1C＝-β1S-k*β1C (6)
对于顺坡：
纵向周期变距θ1S＝-(0.8～0.9)*(a+b) (7)
对于逆坡：
纵向周期变距θ1S＝(0.8～0.9)*(a-b) (8)
2.根据权利要求1所述的一种直升机斜坡起降的计算方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述必须补偿横向斜坡角度β1S的计算公式(2)中，β1S＝0.75a。
3.根据权利要求1所述的一种直升机斜坡起降的计算方法，其特征在于，在所述步骤S3中，对于顺坡，所述纵向周期变距θ1S计算公式(7)中，
θ1S＝-0.83*(a+b)。
4.根据权利要求1所述的一种直升机斜坡起降的计算方法，其特征在于，在所述步骤S3中，对于逆坡，所述纵向周期变距θ1S计算公式(8)中，
θ1S＝0.83*(a-b)。
5.一种直升机斜坡起降的试飞方法，利用权利要求1-4任意一项计算得到的纵向周期变距θ1S和/或横向周期变距θ1C，其特征在于，包括如下步骤：
S1：斜坡着陆试飞步骤；
S2：斜坡起飞试飞步骤。
6.根据权利要求5所述的一种直升机斜坡起降的试飞方法，其特征在于，所述步骤S1中具体包括如下步骤：
S101：直升机在坡面上方悬停，缓慢下放总距杆，协调操纵使直升机缓慢下降，让最靠近坡面上部的直升机机轮先接触地面；
S102：根据不同方向、不同角度的起降斜坡，沿斜坡方向缓慢操纵周期杆，以防止直升机向下滚动或滑动；
S103：继续缓慢下放总距杆，使其余机轮接近地面，并根据机身姿态继续向斜坡方向缓慢调整周期杆至计算得到的所述纵向周期变距θ1S和/或横向周期变距θ1C，以保持旋翼水平；
S104：总距继续下放，直至直升机完全停靠在斜坡上，再完全下放总距。
7.根据权利要求5所述的一种直升机斜坡起降的试飞方法，其特征在于，所述步骤S2中具体包括如下步骤：
S201：缓慢向斜坡方向调整周期杆至计算得到的纵向周期变距θ1S和/或横向周期变距θ1C，使得直升机旋翼水平；
S202：缓慢上提总距杆，使得直升机最靠近坡面下部的机轮将近离地，使用脚蹬操纵保持航向；
S203：继续缓慢上提总距杆，并协调操纵驾驶杆，使得直升机最靠近坡面下部的机轮完全离地，并使直升机达到悬停姿态；
S204：上提总距杆使坡面上部的直升机机轮离地，保持悬停。
8.根据权利要求6-7任意一项所述的一种直升机斜坡起降的试飞方法，其特征在于，还包括试飞验证步骤，若直升机未产生沿斜坡方向运动趋势，证明计算方法有效。
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