涡扇和涡桨类飞机操纵性稳定性试飞对比分析研究

惠少辉，肖 恒

(中国飞行试验研究院，陕西 西安710089)

涡桨和涡扇发动机表面上看虽然只是两种不同的发动机形式，但装上飞机后，其流动特性与飞机舵面产生的耦合，带来了两种不同的飞机响应和特性。文章将对涡扇和涡桨类飞机的气动特性差异、条款要求差异、科目试飞差异、操纵特性差异等四个方面进行对比分析，从气动-试飞的角度诠释产生差异的原因和由此带来的试飞差异。

1 气动特性和布局差异对比分析

相比于涡扇类飞机，涡桨类飞机具有发动机滑流影响大、发动机进动效应影响大等特点，特别对于翼尾近距耦合的涡桨类飞机，其纵向呈现强烈非线性气动特性，螺旋桨滑流与横航向操纵舵面存在复杂的气动干扰，这导致涡扇和涡桨类飞机在操稳试飞上有很大不同。表1为涡桨飞机的特点及影响因素。图1至图4所示为典型涡桨类飞机气动特性曲线。

图1 不同拉力系数下的升力系数曲线

图4 不同拉力系数下全机俯仰力矩曲线

表1 涡桨飞机的特点及影响因素

2 条款要求对比分析

在CCAR25部中，关于涡扇类和涡桨类飞机的操稳有不同的条款要求，这些条款的不同也是由于操稳特性的不同导致的，表2罗列了CCAR25部B分部中对涡桨类飞机和涡扇类飞机的不同条款要求。

表2 涡扇类和涡桨类飞机的操稳条款要求

图2 不同拉力系数下的阻力系数曲线

图3 不同拉力系数下的全机升阻比曲线

3 科目试飞方法对比分析

选取具有典型差异的科目试飞方法和操纵进行对比分析。

3.1 纵向静/动稳定性

涡桨类飞机：在大功率下可能出现不稳定现象，需要重点考核大功率情况下的稳定性。

涡扇类飞机：发动机功率对纵向稳定性影响不大。

3.2 空中最小操纵速度

涡桨类飞机：需要考虑发动机临界发动机的不同状态，即临界发动机处于空慢、停车顺桨两种状态。

涡扇类飞机：临界发动机停车。

3.3 速度急剧改变时的操纵力

涡桨类飞机：在大功率下升降舵偏度对速度变化的梯度可能为负，需要重点考核大功率情况下的梯度。

涡扇类飞机：一般情况下梯度为正。

3.4 失速特性

涡桨类飞机：发动机功率对失速特性影响大，需考虑采用循序渐进的过程由小功率到大功率进行试验，甚至到起飞推力。

涡扇类飞机：发动机功率对失速特性的影响相对较小。

4 正常操纵特性对比分析

4.1 航向配平

涡桨类飞机：受发动机进动效应和滑流双重影响，发动机功率变化后航向需重新配平，大大加重飞行员的操纵负担。

涡扇类飞机：发动机功率对航向影响小。

4.2 起飞及起飞配平

涡桨类飞机：发动机滑流导致飞机在地面中速滑行时即出现抬头趋势，在达到起飞抬前轮速度VR之前，需要飞行员持续顶杆飞行，同时起飞配平的位置也抵消了一部分抬头力矩。

涡扇类飞机：发动力对起飞抬头力矩影响小。

4.3 着陆

涡桨类飞机：着陆后需对涡桨解除限动，可以大大减小着陆距离。

涡扇类飞机：着陆后可操纵发动机手柄至反推位减小着陆距离。

5 结束语

文章通过翔实的气动数据作为支撑，通过分析条款的差异，引出在科目执行时方法的不同和正常操纵特性的差异，详细分析了涡扇类飞机和涡桨类飞机在操纵特性上的差异。