尾吊布局民用飞机动力装置大侧风适航验证技术与经验-科技创新导报

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1、尾吊布局民用飞机动力装置大侧风适航验证技术与经验李钊拉埃法贡寨摘要：尾吊布局的民用飞机动力装置大侧风试验，是考核发动机在装机环境下进气道与发动机之间工作兼容性的适航试验，涉及对CCAR§25.939(a)(c)、§25.1091(a)(1)、§25.903(d)(2)和§25.1309(c)条款符合性验证，通过侧风地面试验制定出发动机在装机环境下的地面侧风运行包线，由侧风下的滑跑起飞和着陆试验验证发动机装机条件下的滑跑起飞侧风范围，并在飞行手册中给出飞机侧风飞行的要求和程序。关键词：尾吊布局；民用飞机;进气道兼容性;侧风性

2、能;1.发动机进气兼容性试验概述发动机的进气口在飞机结构中占有重要地位，而进气口非常容易受到其他条件的影响，如发动机的布局，机身机翼的干扰，发动机的操作情况、飞机的飞行工况等，常常会导致发动机的性能受到影响，严重情况下甚至会导致发动机颤振或失速。在包含航空发动机的商用飞机中，进气口既属于发动机的进气部件，又属于飞机气动结构的一部分，所以在发动机和飞机的适航规定中，均包括了与进气包容性相关的适航条列。与发动机相关联的进气包容性适航条例在FAR33部中体现。与飞机相关联的进气包容性适航条例在FAR25部中体现，发动机安装在飞机

3、上制定位置，在不同进气下进行相关试验。在实际开发中，由于发动机和飞机都包含了进气包容性相关内容，反而因此导致进气设计成为了中间地带。发动机的进气包容性就是为了保证发动机在飞行包线内满足所有操作特性，以最小的畸变程度来实现尽可能大的压力恢复。2.尾吊布局飞机需要进行发动机装机环境下侧风验证的必要性在民用飞机型号研制中，飞机/发动机一体化设计是非常重要的，涉及到发动机与飞机性能的良好匹配，涉及到飞机阻力优化，发动机气动安装优化等方面。对于发动机尾吊布局的民用飞机，发动机进气道距离机身很近，进气道前方靠近机翼翼根，在这种布局下，

4、飞机飞行攻角或偏航角的变化造成进气道入口的流场畸变。此外，机翼摆动均会造成进口流场的不均匀。另外进气道进气也会在强侧风下受周围机身机翼的干扰影响。相比起来，翼吊布局的发动机进气受飞机机身和机翼的影响小很多，因此相比尾吊布局飞机，翼吊布局的飞机发动机装机下的侧风性能可由地面设备和飞行试验平台模拟。在飞机研制阶段，发动机供应商无法得到飞机外形，因此只能进行独立的发动机/进气道台架侧风试验，而飞机方也无法用缩比模型的风洞试验来模拟安装环境下发动机侧风试验。这就导致相比于翼吊发动机的飞机，尾吊布局飞机需要做更多侧风环境下的机上进气

5、道兼容性试验。发动机安装条件下的机上进气道兼容试验试飞是为了验证适航规章条款：2&5.1091、&25.939(a)(c)、&25.1121(a)，同时也涉及到飞机总体专业需要验证的适航条款：&25.143(a)(b)、&25.233(a)、&25.237。3.进气道兼容性试验方法3.1进气道兼容性地面试验3.1.1单独进气道/发动机兼容性试验在发动机和飞机研制阶段，发动机供应商会进行台架模拟侧风的试验，验证单独进气道/发动机的兼容性，试验中发动机供应商采用风扇阵列的试验设备来模拟侧风环境，进气道内安装米字型测压耙和发动机

6、相关部件的振动监测设备，分别测试进气道在各种迎角和侧风条件下进气道畸变情况和发动机工作性能及振动情况，通过该试验，验证在规定的侧风包线内发动机的工作特性和振动水平，制定出单独发动机的侧风包线，完成FAR33部取证。3.1.2机上安装环境下的进气道/发动机兼容性地面试验发动机装机后，飞机完成首飞，首先会进入工程研发试验，对于尾吊布局的民用飞机，发动机装机下的进气道兼容性试验便是其中一项，在自然风条件下，摆放机身，使机身与来流保持在需求的侧风风向和风速下，测试发动机各个工作状态下的响应，监测发动机喘振和振动情况。试验中需要实时

7、监控发动机状态，试验后需要分析试验中发动机各个工作参数和振动情况，综合试验结果制定出发动机在机上安装环境下的地面工作侧风包线，如图1所示。在试验中某些角度的强侧风下发动机可能会出现喘振熄火等异常现象，因此这些侧风下需要限制发动机的功率。如图1所示，在静止起飞的侧风包线区域内飞机可以在静止状态下使发动机处于TOGA推力，松刹车正常起飞，在此侧风风速和风向范围内发动机运行功率不受限制，由于飞机在滑行起来之后，达到一定速度时，侧风影响相对于飞机静止情况下要小，因此采用滑跑起飞方式可以扩大包线，在AC25-7A中也有推荐。在图中初

8、步拟定的滑跑起飞区域内，飞机在滑行到一定速度后双发可推到TOGA完成起飞。图1发动机机上地面侧风运行包线3.2侧风起飞着陆进气道兼容试验在完成发动机侧风机上地面试验后，确定出了发动机无功率限制的包线，也初步拟定了侧风滑跑起飞的侧风包线，这个包线需要试验来确定真实的侧风边界。侧风滑跑起飞试验内容是在规定的