DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.014

摘 要：多发螺旋桨飞机航向操纵特性复杂，涉及螺旋桨滑流和单发/双发发动机失效等因素，是飞行品质的重要组成部分，对于飞行安全有重要的意义。研究了针对航向操纵特性的静平衡方程计算方法和六自由度飞行仿真计算方法，解读了航向操纵相关的适航要求，并针对某大型多发螺旋桨飞机航向操纵特性进行了理论计算和适航符合性研究，具有一定的工程应用价值。

关键词：多发螺旋桨飞机 航向操稳特性 飞行仿真计算方法 适航符合性

中图分类号：V211 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（b）-0014-03

Multi-propeller Aircraft Heading Control Characteristics Research

Qiao Yuqing

（China Aviation Industry General Aircraft Institute，Zhuhai Guangdong，519040，China）

Abstract：Multi-propeller aircraft heading control characteristics is complex， involving the propeller slip flow and single/ twin engine failure and other factors. It is an important part of flight quality， having important significance for flight safety .The static balance equation calculation method and the six-degree-of-freedom flight simulation method are being studied， and the related airworthiness requirements are interpreted. The theoretical calculation and suitability of a large-scale multi-propeller aircraft is being done， which has a certain value of engineering applications

Key Words：Multi-propeller aircraft；Heading stability characteristics；Flight simulation calculation method； Airworthiness compliance

多發螺旋桨飞机航向操稳特性比单发飞机复杂，螺旋桨滑流和失效发动机会产生较大的偏航力矩，增加飞机航向操纵难度，航向操纵特性的适航符合性验证一般需要地面试验或飞行试验的方法进行验证，时间和经济成本很高。通过理论计算，可以有效提高操稳特性评估效率和保障试飞安全。理论计算主要分为静平衡方程计算和六自由度飞行仿真计算。

1 研究方法

1.1 静平衡计算方法

纵向平衡方程：

2 航向操纵特性研究

2.1 适航要求

CCAR25部中航向操纵相关条款为25.147条（a）和（b），以低速飞行状态下、单侧发动机失效时的偏航机动飞行作为检验方向舵操纵效能的依据。条款要求在单侧发动机失效后，飞机保持机翼水平，即不需产生倾斜角，就能产生规定的偏航要求。

该文以某大型多发螺旋桨飞机为例，演示航向操纵特性适航符合性验证的方法。

2.2 计算结果

2.2.1 向工作发动机一侧偏航

在保持机翼基本水平的情况下，两台临界发动机失效后航向操纵足够，可以使飞机向工作发动机一侧偏航，见图1、图2、图3。

2.2.2 向不工作发动机一侧安全地作直到15°的合理的航向突然改变

两台临界发动机停车，在机翼基本保持水平情况下，飞机航向操纵足够，能在8 s左右向不工作发动机一侧作15°的航向改变。值得注意的是，此时方向舵应逐步向右偏转（而不是直接到最大舵偏），同时副翼协调控制滚转角在较小的范围（±5°以内），见图4、图5、图6。

2.3 小结

25.147（b）条要求飞机在双发停车以飞行时，必须能在机翼保持水平情况下，使飞机向工作发动机一侧偏航和向不工作的临界发动机一侧安全地作直到15°的合理的航向突然改变。

算例中，双发失效后飞机航向操纵效率足够，在机翼基本保持水平情况下，可使飞机向工作发动机一侧偏航和向不工作的临界发动机一侧安全地作直到15°的合理的航向突然改变。

3 结语

该文研究了多发飞机航向操纵特性，介绍了静平衡方程计算方法和六自由度飞行仿真计算方法，分析了适航条款对航向操纵特性的要求，并以某大型多发螺旋桨飞机为例，通过航向操纵特性仿真研究，演示了相应的适航符合性验证方法，从而能够制定出更有预测性和针对性的试飞方案，减小这些复杂试验科目的试飞风险，提供适航验证效率，具有一定的工程参考价值。

参考文献

[1] Steven B L，Lewis F L. AIRCRAFT CONTROL AND SIMULATION[M].New York：Wiley，1992.

[2] 《飞机设计手册》总编委会编.飞机设计手册第六册气动设计[M].北京：航空工业出版社，2002.

[4] 谯裕青，王卿.人机闭环仿真方法及应用[J].科技创新导报，2014（34）：26-28

[5] 王斯财，谯裕青，廖海君.大型民用运输机全发失效后的飞行品质研究[J].飞行力学，2015（12）：97-101.

[6] 方振平，陈万春，张曙光.航空飞行器飞行动力学[M].北京：航空航天大学出版社，2005.