1临界发动机的确定临界发动机的确定,是确定最小操纵速度的关键之一,其含义是指从安全角度出发,在其中一发停车时能得到较大v。值的停车发动机即为临界发动机。一般而言,右旋螺旋桨的发动机,左发动机为临界发动机。这是因为临界发动机停车后,另一侧工作发动机的滑流对方向舵影响最小。Y12飞机发动机螺旋桨是右旋,因此临界发动机为左发,试飞结果亦验证了这一点。3.2发动机功率最小操纵速度V。是针对多发飞机而言。当关键发动机突然停车时,在该发动机仍然不工作的情况下,通过操纵飞机保持直线飞行时的最小速度。从安全角度来看,临界发动机停车,其余发动机为最大连续连续功率状态时最小操纵速度是最临界的,即最小操纵速度是随着工作发动机功率的增加而增加,此时工作发动机产生的偏航力矩是最大的。图1给出了Y12Ⅳ飞机最小操纵速度VMC与发动机功·87· 率N关系曲线。///,-///图1 Y121V飞机发动机功率N与VMc关系曲线3.3不工作发动机螺旋桨的位置不工作发动机螺旋桨通常有两种状态,风车和顺桨。从降低V。角度来看,顺桨状态比风车状态时的v。要小,这是因为风车状态时,风车阻力产生的偏航力矩与工作发动机产生的偏航力矩相叠加,进而增大了V。值。因此,加装自动顺桨装置,可以有效地降低V。值。最初Y121I飞机没有加装自动顺桨装置,所以当临界发动机停车时,螺旋桨处在风车位置,V。较大。当增加自动顺桨装置后,V。明显下降,在后来的Y12IV飞机和新近研制的Y12E型飞机中,均采用了自动顺桨装置,有效地降低了v。值。3.4攮纵面位置V。的值直接与可用的操纵面的偏度有关。通常,V。是基于可用的方向舵偏度。可见,飞机方向舵偏度设计直接决定了V。的大小,从V。角度来设计方向舵偏度是垂尾设计过程中必不可少的一环。图2给出了Y121飞机方向舵最大使用偏度魂与V。关系曲线。由图2可知,随着方向舵最大使用偏度6,的增加,V。减小。3.5重量v。应以最不利的重量进行确定。对于在不变的重心后限情况下,受方向舵限制的飞机,V。试验的最严重受载情况为小重量,因为此时工作发动机倾斜不大于5。的有利作用减到了最小。Y121V飞机VMC随重量增加V。略有降低。图3给出了Y12]V飞机重量与V。关系曲线。3.6重心对于在不变的重心后限情况下受方向舵限制的·88·'∞,∞1Ml,敛一130,劲l—I\\\\I\\\\图2 y121V飞机方向舵最大使用偏度4与Vuc关系曲线\\、\\\\\图3重量w与Vuc关系曲线飞机,v。最严重的受载情况是后重心。从安全角度分析,重心后限是确定V。的临界状态,这是因为后重心提供最短的、相对于方向舵的力臂,因而提供最小的关于保持方向操纵的恢复力矩。图4给出了Y12Ⅳ飞机重心随v。变化关系曲线。由图4可见,随着重心的后移,V。增加。j一////。//图4 Y12Ⅳ飞机重心位置c G与Vuc关系曲线4降低最小操纵速度V。。的几点建议4.1改善方向舵操纵系统改善方向舵操纵系统,可以有效地降低V。。值。鲫鼬啪锄番}吾c番}喜}栅—星z 对于v。受方向舵操纵力限制的飞机,通过降低方向舵操纵系统的传动比,使操纵力降至规范所要求的68公斤以下,可以尽可能地用方向舵偏度平衡因临界发动机停车而产生的偏航力矩,进而起到降低v。的作用。Y12Ⅱ飞机V。是因方向舵操纵力首先达到68公斤(此时,方向舵偏度为16。)限制的,此时的方向舵偏度距其最大偏度尚有4。的余量,没有最大发挥方向舵偏度的作用。为了降低V。,在Y12Ⅱ飞机基础上通过加装剪切翼尖研制的Y12IV飞机,其方向舵操纵系统传动比比Y12Ⅱ飞机降低了12%,方向舵操纵力也随之下降,V。与Y12II飞机相比下降了2kmlh。表1给出了Y12飞机改变方向舵操纵系统传动比前后的V。。值以及舵偏8r和舵力Fr。表l Y12Ⅱ飞机和Y12Ⅳ飞机的最小操纵速度IVMc(cas) 8, F。IY1211 130kndh —16。68kglY12IV 128krdh 一21 5050kg除此之外,对v。。受方向舵操纵力限制的飞机,降低方向舵操纵系统的摩擦力亦有助于降低V。。。方向舵操纵系统的摩擦力在空中和地面相差较大,Y12II飞机在地面系统摩擦力为40牛顿,但在空中测量在最小操纵速度状态下,方向舵操纵系统的摩擦力Fn,可达120—130牛顿。这就要求在飞机设计阶段,合理、有效地设计方向舵操纵系统,对于减小VMC亦是非常重要的。4.2增加航向静安定度增加飞机的航向静安定度可以有效降低V。。这是因为由侧滑角所产生的航向恢复力矩(蛾·口)可以抵消一部分由于临界发动机停车而产生的偏航力矩,进而达到降低v。的目的。增加飞机的航向静安定度的方法有很多种,但在新机研制试制阶段,对飞机进行大的更改比较困难,一般的改动原则是在改动量尽可能小的前提下,达到好的效果。加大飞机的背鳍、腹鳍,不失为一种行之有效的措施。Y12II飞机加大了背鳍,增加了腹鳍,从而增加了Y12Ⅱ飞机的航向静安定度。Y12Ⅱ飞机试飞结果表明:在同样状态下,单发飞行时大约使方向舵偏度减小1度,使方向舵脚蹬力亦略有减小。4.3垂直尾翼加装涡流发生器在垂直尾翼上加装涡流发生器,延缓方向舵的失速,改善其铰链力矩特性,进而达到降低VMc的目的。Y12Ⅱ飞机在风洞试验的基础上共设计了两种形状、三种布局的涡流发生器,对减小单发时的方向舵操纵力有一定作用,在后来的Y121V飞机和新近研制的Y12E型飞机中,均采用了在垂直尾翼上加装涡流发生器装置,同样起到降低v。的作用。4.4增加方向舵最大开度对那些V。。是由方向舵最大开度限制的飞机,在保持方向舵效率的前提下,增加方向舵最大开度,亦可以降低V。,Y12 1I飞机的方向舵最大开度为20。,研制Y12Ⅳ飞机时,为了降低v。在降低了方向舵操纵系统的传动比的同时,方向舵最大开度增大到22。,达到了降低v。。的目的。4.5减小发动机安装位置距飞机对称面的距离对发动机安装在机翼上的飞机而言,尽可能减小发动机安装位置距飞机对称面的距离,降低由于临界发动机停车而产生的偏航力矩,进而达到减小最小操纵速度V。的目的。此方法在新机研制阶段比较有效,但在飞机已成型后则不宜采用。5结束语影响多发飞机的最小操纵速度的因素有许多,为了减小V。,提高飞机的飞行性能及飞机的操纵品质,有多种方法。但在实际操作过程中,只有那些简单易行而又事半功倍的方法,才会受到设计人员的重视。本人根据在实际工作中,经过Y12II飞机到Y12Ⅳ飞机以及目前的Y12E飞机的设计、研制到适航试飞整个过程所积累的工作经验的基础上,并加以归纳总结,最终完成了《民用飞机最小操纵速度的影响因素概述》一文,希望能够为相关设计人员在确定VMc时提供一些参考。文中如有不当之处,希望批评指正。参考文献[1] 中国民用航空条例第23郝[2]合格审定飞行试飞指南[3] 民用飞机适航验证的探索[4]Y12II型飞机最小操纵速度飞行试验报告[5]Y121v型飞机最小操纵速度飞行试验报告[6]Y12E型飞机最小操纵速度飞行试验报告[7]Y1211型飞机最小操纵速度计算报告[8]Y121V型飞机最小操纵速度计算报告[9]Y12E型毪机最小操纵速度计算报告