談民用飛機前輪轉(zhuǎn)彎偏離角度計算方法范文

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【摘要】前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)是飛機地面操縱的重要指標，本文以某型飛機為基礎(chǔ)，針對飛機直線滑行時出現(xiàn)偏離傾向的情況，進行數(shù)學(xué)建模分析并給出了一套計算飛機偏離角度的計算方法，通過調(diào)整前輪轉(zhuǎn)彎控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)參數(shù)對飛機前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)進行糾偏。

【關(guān)鍵詞】前輪；轉(zhuǎn)彎；偏離角度

引言

本文某型飛機為基礎(chǔ)，研究一種民用飛機接通前輪轉(zhuǎn)彎情況下直線滑行時出現(xiàn)偏離傾向時的角度計算方法，通過對飛機前輪轉(zhuǎn)彎進行數(shù)學(xué)建模分析，計算得出飛機直線滑行時的偏離角度，通過對前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)預(yù)設(shè)參數(shù)的調(diào)整實現(xiàn)飛機糾偏，提高了飛機的前輪轉(zhuǎn)彎性能，對飛機的生產(chǎn)試飛和航線運營具有較大的指導(dǎo)意義。

1民用飛機某型前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)介紹

飛機的前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)是飛機地面操縱性的重要指標，當飛機低速滑行時能夠使飛機具有良好的地面機動能力；當飛機高速滑行時能夠保持航向和提供足夠的液壓阻尼，防止起落架發(fā)生擺振，并對航向進行糾正。

2前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)偏離角度計算研究

2.1問題背景某型飛機在生產(chǎn)試飛時，需要檢查飛機15節(jié)速度直線滑行時接通前輪轉(zhuǎn)彎后飛機直線滑行保持能力。當飛機出現(xiàn)較大偏離傾向時通過Trimming對前輪轉(zhuǎn)彎進行調(diào)整配平，但是飛機出現(xiàn)偏離傾向時CMS上無法顯示一個確定的偏離角度，EICAS也無相關(guān)的告警信息；可是飛機實際已出現(xiàn)了明顯的偏離傾向，需要對飛機前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)進行Trimming調(diào)整配平。具體配平多少一般按經(jīng)驗結(jié)合之前架次飛行數(shù)據(jù)確定，沒有具體的計算公式。某型飛機前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)可以通過飛機中央維護系統(tǒng)（CMS）進行機械電子調(diào)零（Rigging）和通過修改SCU的預(yù)設(shè)值對前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)進行配平（Trimming）。前輪Trimming可調(diào)節(jié)范圍為±1°，即可對±1°范圍內(nèi)的飛機偏離傾向進行調(diào)節(jié)配平。

2.2三點式前輪轉(zhuǎn)彎偏轉(zhuǎn)模型某型飛機采用前三點式起落架布局，根據(jù)飛機偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象進行以下三種數(shù)學(xué)建模分析。a.簡化點模型將飛機整體簡化為一個點，飛機直線滑行由起始點開始到終止點結(jié)束，連接起始點到終止點直線簡化為飛機實際運行軌跡L，飛機終止點距離垂直線位移H為可實際人工測量的飛機水平偏離量，L、H和垂直線構(gòu)成一個三角模型，通過數(shù)學(xué)計算可得出飛機偏離角度α，具體見圖1以上模型將飛機整體簡化為一個點，將起始點和終止點連線簡化為飛機實際運行軌跡，但此模型存在一定問題即默認飛機在初始狀態(tài)時以一個確定的偏轉(zhuǎn)角度滑行，但整個滑行過程中默認飛機沿直線滑行至終止點。經(jīng)分析此簡化模型與飛機實際滑行過程差別較大，飛機滑行整個過程偏離一直存在并非僅在初始狀態(tài)存在偏離。采用此模型進行實例計算舉例：飛機滑行速度15節(jié)，跑道寬45米；飛行機組記錄飛機直線滑行時間15秒后飛機偏離跑道中軸線距離約占跑道1/8。即L=115.65,H=5.625，帶入公式計算得出偏離角度α=2.8°；實際飛機調(diào)整0.5°后可保持直線滑行。通過此模型計算得出偏離角度2.8°相對實際驗證角度0.5°差距較大，且實際trimming范圍為±1°。此模型不符合實際飛機前輪轉(zhuǎn)彎偏離過程，計算得出的偏離角度僅表示飛機由起始點到終止點時飛機最終的偏離角度，不能代表飛機動態(tài)實時偏離傾向角度，因此以上數(shù)學(xué)建模不夠嚴謹。b.微積分模型將飛機整體簡化為一個點，飛機直線滑行由起始點到終止點運行軌跡L簡化為n段直線段，每段飛機滑行軌跡為L1、L2、L3……對應(yīng)每段偏離距離H1、H2、H3……采用微積分形式，飛機實際運行軌跡整體近似為一個圓弧形，飛機終止點距離垂直線位移H為可實際人工測量的飛機水平偏離量，通過數(shù)學(xué)建模計算飛機偏離角度α，具體見圖2。采用此模型進行實例計算舉例：飛機滑行速度15節(jié)，跑道寬45米；飛行機組記錄飛機直線滑行時間15秒后飛機偏離跑道中軸線距離約占跑道1/8。由與以上建模求解計算時，當n趨近于無窮時函數(shù)不收斂，角度α無解，所以以上建模不成立。c.三輪車模型將飛機整體簡化為一個三輪車模型，如圖4中藍色三角所示；飛機前輪和主輪距離為h，當飛機帶偏離傾向滑行時，飛機前輪由起始點運行到終止點，運行軌跡L為半徑R的圓弧，飛機起始點位置沿R半徑切線方向與垂直方向夾角即為飛機偏離角α，通過數(shù)學(xué)建模計算飛機偏離角度α，具體見圖3。采用此模型進行實例計算舉例：飛機滑行速度15節(jié)，跑道寬45米；飛行機組記錄飛機直線滑行時間15秒后飛機偏離跑道中軸線距離約占跑道1/8。帶入公式計算得出偏離角度α=0.6°；實際飛機調(diào)整0.5°后可保持直線滑行。對比此模型計算角度與實際驗證角度差距較小，比較符合實際前輪轉(zhuǎn)彎偏轉(zhuǎn)情況。綜上3種建模對比，第3種“三輪車模型”最接近實際飛機轉(zhuǎn)彎偏轉(zhuǎn)情況，通過數(shù)學(xué)計算得出的偏離角度與實際最相符。2.2前輪轉(zhuǎn)彎偏離角度計算由于飛機轉(zhuǎn)彎偏離模型建模和數(shù)學(xué)公式計算復(fù)雜，不方便在實際生產(chǎn)過程中進行使用，實際生產(chǎn)中最直接的參數(shù)是記錄飛機滑行時間和讀取飛機偏離距離跑道占比（即飛機偏移量），通過編制小程序(見圖4)，將帶入數(shù)學(xué)公式，使用時僅輸入常用參數(shù)即可得出計算結(jié)果，方便實際應(yīng)用。

3結(jié)語

經(jīng)過以上建模分析對比，得出“三輪車模型”與實際飛機轉(zhuǎn)彎情況最接近，建模的準確性直接影響最終計算結(jié)果準確性，對飛機前輪偏轉(zhuǎn)問題的研究具有重要的意義；通過利用Excel小程序?qū)?fù)雜建模公式進行二次轉(zhuǎn)換，方便實際生產(chǎn)中使用。

【參考文獻】

［1］聶宏,魏小輝等編著.飛機起落架動力學(xué)設(shè)計與分析.西北工業(yè)大學(xué)出版社.2013.05.

［2］高光榮,編譯.飛機維修技術(shù).實用出版社.1979.06.

作者：周佳 單位：上海飛機設(shè)計研究院