张莎莎

（中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001）

操纵系统是直升机的重要组成部分，驾驶员通过操纵系统可以改变主旋翼和尾桨的安装角，从而改变直升机的高度、速度和航向，以控制直升机的飞行。对于单液压系统助力加人工操纵备份的飞行操纵系统，在单助力器失效后，旋翼所受的气动载荷直接作用在操纵系统上，此时，飞行操纵系统将承受比正常操纵大得多的载荷。或者当驾驶员遭遇紧急情况强力对飞行操纵系统进行操纵时，操纵系统容易出现卡阻、过度摩擦和过度变形的情况，这将会直接影响直升机的飞行安全。

适航规章CCAR-27-R2 和CCAR-29-R2 均对操作试验提出了要求，本文以适航标准为依据，对操纵系统操作试验的适航要求进行了详细的解读，并给出了条款的符合性验证思路和方法。

1 适航条款要求

CAAC 对正常类和运输类旋翼航空器相应的适航规章中操纵系统操作试验的相关要求相同，本文以CCAR-29-R2为例展开研究与分析。操纵系统需进行操作试验验证是由CCAR29.683 提出，但条款中要求的载荷大小、方向等信息又涉及CCAR29.395、29.397、29.399。操作试验主要涉及试验时施加的载荷要求、单操纵试验、双操纵试验以及试验合格判据。

2 适航条款解析

CCAR29.683 条款要求进行操作试验，把规定的载荷施加在驾驶员操纵器件上，并通过操作操纵系统杆系传递载荷。可以用旋翼叶片或气动力面平衡驾驶员通过操纵系统施加的操纵力，也可以用一些夹具代替它们，夹具通常固定在操纵面上或操纵面模拟件，以便于滑轮的布置，为在载荷作用下的运动创造条件。为了保证在每个系统的整个操作范围内施加直到限制载荷的系统载荷，应对这些夹具进行评定。试验结果必须表明，操纵系统未出现以下情况：

（1）条款要求中的“无卡阻”是指施加规定载荷后，操纵系统能够全行程范围内运动；

（2）条款要求中的“无过度摩擦”是指施加规定载荷后，操纵系统在全行程运动范围内没有出现运动不流畅、断断续续，可以通过运动曲线的平滑性分析判断。若运动曲线平滑，即表示操纵系统摩擦力无突变，则表明没有过度摩擦的现象。

（3）条款要求中的“无过度变形”是指施加规定载荷后，在全行程范围内运动，操纵系统与其他系统或结构之间无非正常接触（包括不影响驾驶员在座椅上向后的正常操纵）；当操纵系统卸载后，操纵系统不存在过度变形，即卸载后系统能够回到中立状态，卸载后系统所有中立位置插销均可无应力插入，且周期操纵杆、总距杆、脚蹬位置与加载前位置保持一致。

CCAR29.395、29.397、29.399 条款规定了在进行单操纵试验和双操纵试验时，施加在驾驶员操纵器件上载荷的大小，综合这三条条款要求，得出如下结论：

（1）对于单操纵载荷操作试验，操纵系统必须能够承受CCAR29.397 条中规定的驾驶员限制作用力所产生的载荷，具体数值如表1 所示。但如果操纵系统某一部分的强度或刚度不足以使系统承受CCAR29.397 条规定的设计载荷，适航规章给予一定的让步：这部分系统可按规定的较小载荷进行验证，最小可接受设计载荷可取规定的设计载荷的0.6倍，具体数值如表2 所示。但是，如果由于卡滞、地面突风、操纵惯性和摩擦等原因可能超过上述较小载荷操纵载荷（0.6×F）时，则仍应按照CCAR29.397 条规定的设计载荷进行验证。载荷施加在单操纵杆上，方向为操纵器件的运动方向，分别为周期杆纵向向前/后、横向向左/右、总距杆向上/下、脚蹬向前/后。

（2）对于双操纵载荷操作试验，根据CCAR29.399 条规定：施加载荷的大小应不小于单操纵试验载荷的0.75倍，即双操纵试验载荷为0.75×F，或者在CCAR29.395（b）（3）条款中说明的特殊情况下，双操纵试验载荷为0.75×0.6×F。载荷施加在正、副驾驶员双操纵杆上，正副驾驶员的载荷分别按相同和相反方向两种情况施加。

3 操作试验适航符合性验证思路与方法

（1）符合性验证思路。对操纵系统进行操作试验，试验设计时，应明确试验状态、力正副的判定、施加在各操纵杆上载荷的大小和方向等，试验过程中分别操作操纵器件，对系统进行卡阻、过度摩擦和过度变形等方面进行检查与评估，最终通过杆系的间隙、变形和测量摩擦力，判断操纵系统是否满足本条的要求。

表1 CCAR29.397 条要求的驾驶员限制

表2 CCAR29.395（b）（3）条要求的最小可接受设计载荷

（2）符合性验证方法。根据对条款要求的理解，应在铁鸟台架进行相关操作试验来验证CCAR29.683 的符合性，采用适航审定程序AP-21-03《航空器型号合格审定程序》中的符合性验证方法MC4 试验室试验验证对该条款的符合性。

试验前，操作试验大纲中应明确所有的试验项目、测量数据、检查项目及施加载荷：①试验项目一般包括针对纵向通道、横向通道、总距通道和航向通道分别进行单、双驾驶两个加载状态。②试验测量数据一般包括间隙值、极限操纵量、摩擦力和变形量。③试验检查项目一般包括操纵线系及结构间的间隙检查，但要注意的是，在对整个操纵系统进行目视检查时，可能要拆除机舱地板、壁板和其他检查口盖，要求在拆卸这些壁板和口盖后不能削弱机体结构强度，以防操纵系统偏离其正常位置。④试验施加的载荷应依据29.395、29.397、29.399 条款要求而定，确定各个试验项目中施加的系统载荷：ⅰ）CCAR29.397 条款中规定驾驶员限制作用力，其中脚蹬578N，总距杆445N，周期杆纵向445N，横向298N；ⅱ）CCAR29.399 条款规定双主飞行操纵系统应该能承受0.75 倍29.397 条款规定的力大小，方向包括相反方向和同一方向；ⅲ）CCAR29.395（b）。

（3）条款中规定，在缺少合理分析的情况下，由0.6倍规定的驾驶员限制作用力产生的载荷是可接受的最小载荷。试验中，对操纵器件在它的整个运动范围内进行操作，对系统进行卡阻、过度摩擦和过度变形等方面进行检查。试验后，在操纵系统卸载后，确认系统是否存在过度变形，即卸载后系统能够回到中立状态，卸载后系统所有中立位置插销是否均可无应力插入，且驾驶杆、总距杆、脚蹬位置与加载前位置保持一致。

4 结语

随着国内低空领域的开放与发展，民用直升机的发展市场越来越广阔，操纵系统操作试验顺利通过适航验证是直升机安全性的必要保证之一。本文主要总结分析了直升机操纵系统操作试验的相关适航要求，给出了相应的符合性验证思路和方法建议，为直升机设计和审定人员提供了参考和指导。