直升机最大最小旋翼转速试飞研究

于海龙， 王之瑞

(1.哈尔滨飞机制造有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150066；2.空军试飞局第二试飞大队，黑龙江 哈尔滨 150060)

直升机最大最小旋翼转速试飞研究

于海龙1， 王之瑞2

(1.哈尔滨飞机制造有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150066；2.空军试飞局第二试飞大队，黑龙江 哈尔滨 150060)

根据适航条例FAR21部和FAR29部的要求，直升机使用限制应制定最小和最大无动力转速，并规定必须经结构和飞行试验证实这些限制上下有适当余量。关键件必须按高于批准的最大转速的5%和低于批准的最小转速的5%进行设计和试验；有动力必须制定最小有动力转速，并在整个试飞包线范围内旋翼转速不低于制定的最小旋翼转速。文章着重介绍了以单变量、小增量的试飞方法，安全可靠地试飞出直升机最大最小旋翼转速,并给出了旋翼转速边界的判断方法和试飞结果。

不可超越速度；有利爬升速度；设计速度；遥测系统；监测系统

0 引言

直升机最大、最小旋翼转速试飞具有极大的风险性，采用正确的试飞方法和恰当的保障条件，可以大大提高试飞的安全性和有效性，并能保证采集的数据可靠、实用。

1 直升机最大、最小旋翼转速适航要求[1-2]

1.1 无动力限制

无动力或自转转速限制由设计制定，通过结构试验验证，并在飞行试验期间进一步证实。关键件必须分别至少按高于经批准的最大转速的5%和低于经批准的最小转速的5%的转速进行设计和试验。

1.2 有动力限制

必须制定最小有动力旋翼转速，以使它不小于按结构制定的最小旋翼转速。最小有动力转速也不能小于旋翼航空器飞行试验验证期间任何严重机动中所达到的那些值。不像无动力情况那样，要求经验证的值与限制值之间有5%的余量。

1.3 FAA合格审定政策(第70节评审要求)

要求以最大连续功率(超过最大持续温度限制可能产生的最大连续扭矩)在VNE速度下做左右30°侧倾的“旋翼不平稳性”飞行演示。为给驾驶员提供一定的不平稳性裕度，FAA要求机动演示在VNE下完成30°侧倾转弯而不产生过大的不平稳性。应以最大旋翼转速和最小转速限制值进行该机动。在飞行载荷测量期间，应对此状态进行检查，并记录有关数据，以保证在此“不寻常”状态下不会产生危险载荷。

1.4 电调发动机试飞要求

鉴于目前世界直升机发展水平，所有新型直升机基本上都配备电燃调发动机，能够自动调节直升机旋翼转速在最有效的恒定转速上，可以断定直升机最大、最小旋翼转速试飞要求，如图1。

图1 电燃调直升机最大、最小旋翼转速试飞要求

2 试飞所需设备

1)载荷测试设备，能够测试全机重要部位载荷数据。

2)振动设备，能够测试全机重要部位振动数值。

3)操纵位移设备，能够测试操纵系统各轴操纵余量。

4)发动机参数传输设备，能够传输发动机参数。

5)大气数据测试设备，能够测试直升机高度、速度、大气温度、大气压力。

6)遥测设备，能够把载荷数据、振动数据、操纵位移、发动机参数、大气数据传到地面站，进行实时监控，并能及时指挥试飞员。

7)监测设备或伴飞飞机，能够全面观察到直升机试飞状态和整机情况，发现直升机有损坏或危险状态及时提醒，必要时可进行救助。

3 试飞方法

3.1 有动力Vne、Vd的确定

3.2 无动力Vne、Vd的确定

3.3 旋翼最大转速、最小转速试飞

3.3.1 旋翼最大、最小转速限制

旋翼最大、最小转速受噪音、前行桨叶压缩比、后行桨叶失速、桨尖最大速度、旋翼动量等限制，如图2。

图2 旋翼转速限制

3.3.2 旋翼桨尖马赫数计算公式

3.3.3 有动力旋翼最大、最小转速试飞方法

有动力旋翼最大、最小转速即为有动力Vne状态下左右转弯30°和有动力Vd状态旋翼转速在正常转速范围即可。也就是只要Vne转弯符合要求，Vd能正常达到，旋翼转速在电调调节下始终保持稳定转速，有动力旋翼最大、最小旋翼转速试飞就圆满完成。

3.3.4 无动力旋翼最大、最小转速试飞方法

4 试飞数据及曲线

按照适航要求和上述试飞方法，ALOⅢ型直升机进行了旋翼最大、最小转速试飞，取得了非常良好的试飞效果。该型号机Vmp为70kt，Vne为80kt,Vd为90kt,最大旋翼转速为400 rpm，最小旋翼转速为300 rpm。图3给出了旋翼转速、重量、重心、速度等信息。图4-图9给出了不同速度点扩展旋翼转速的试飞曲线，给出了操纵位移、旋翼转速、速度、下降率、振动水平等数据。

图3 直升机速度与旋翼转速

图4 Vmp旋翼转速和操纵位移

图5 Vmp旋翼转速、下降率和振动值

图6 旋翼转速和操纵位移

图7 Vne旋翼转速、下降率和振动值

图8 Vd旋翼转速和操纵位移

图9 Vd旋翼转速、下降率和振动值

5 结论

按照单变量、小增量的步进法试飞边际科目，不但能保证试飞安全，还能全面检查直升机的各种状态，增加试飞员的试飞信心，让试飞员全面了解直升机，能给出全面的试飞数据。

[1] CCAR-27-R1 中国民用航空规章第27部，正常类旋翼航空器适航规定[S]. 2002.

[2] CCAR-29-R1 中国民用航空规章第29部，运输类旋翼航空器适航规定[S]. 2002.

[3] Zyl P van.NR EXPANSION TEST PROCEDURES[Z].南非试飞员学院理论教材.

[4] Rotor Speed Envelope Test Of ALOⅢ[Z].ALOⅢ型机旋翼转速包线试飞报告.

The Helicopter Maximum and Minimum Rotor Speed Flight Test Investigation

YU Hailong1，WANG Zhirui2

(1.AVIC Harbin Aircraft Industry Group CO.,LTD， Haerbin 150066, China； 2.Air Force Flight Test Office Second Group， Haerbin 150060, China)

Based on the Airworthiness Standards FAA FAR Part 27 and Part 29, the helicopter must be established maximum and minimum rotor speed with power off. The limitation of the rotor speed should be proved by flight test and helicopter configuration confirmed. The minimum rotor speed should be not exceed during the throughout type tests and flight. This text mainly introduced the method using single variable and small increment to test out helicopter maximum minimum rotor speed safely. In the end this text gave the test results and the judging method of rotor speed boundary.

never exceeded velocity； maximum endurance speed； design speed；telemetering system；monitoring system

2016-03-10 作者简介：于海龙(1968-)，男，河北围场人，大学本科，高级工程师，现为试飞工程师。

1673-1220(2016)02-056-04

V217+.3

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