基本介紹
- 中文名：性能飛行試驗
- 外文名：performance of the flight test
- 所屬領域：航空航天
- 內容：飛機質心運動規律科學
- 目的：揭示新機研製中存在問題
- 方法：飛機飛行速度、高度的測定等
試驗內容,特點,方法,飛機飛行速度、高度的測定,航程、續航時間,起飛或發射性能,著陸或回收性能,
試驗內容
飛機性能的飛行試驗就是對軍機戰術技術指標和民機適航條例所規定的全部構型、全部可能的飛行條件下的全部性能做出全面而科學的評價和鑑定。起飛著陸是飛行安全首先遇到的問題，起飛和著陸速度、滑跑距離、重量和重心等都是重要的指標。飛機爬升性能、飛行高度和速度性能、飛機機動特性、航程和航時、耗油率等都必須在試飛中進行驗證和鑑定。如果重要性能指標不滿足設計要求，很可能牽涉到氣動布局、動力裝置和飛機結構，更改起來比較困難，輕則增大成本和周期的代價，重則影響該型號或項目的命運，因此，飛機性能試飛是新機試飛首先安排的項目。從某種意義上講，飛行包線擴展就是檢查飛柵眭能指標是否達到設計要求。當然飛機性能指標是否能達到要求，它與飛行品質、飛機結構、飛控以及其他子系統性能和功能密切相關。例如，現代飛機放寬靜穩定性設計的直接受益者是飛機性能，而放寬靜穩定性必須有可靠的飛控增穩功能。如果不考慮這些方面，那么飛機性能主要取決於飛機氣動性能和推進性能。
在性能試飛中，民用飛機與軍用飛機、大飛機與小飛機重點是有區別的。比如，民用飛機的爬升性能和巡航性能往往要考慮單發故障下的工作狀況，飛行狀態多是穩態飛行；軍用飛機由於留空時間短，作戰使用環境複雜，往往更多的是非穩態飛行，試飛測試和數據處理更為複雜。新機試飛初期主要是初步探索性試飛，性能包線很小，為後續試飛奠定基礎。在後續試飛中，試飛目標和原則有兩種思路：一種是著重驗證或建立，或改進數學模型，一旦數學模型的正確性得以驗證，各種其他狀態的飛機性能可通過數學模型進行仿真計算和試驗來得到；另一種思路是按照研製總要求或契約規範要求，在相應飛行狀態和指定的飛機技術狀態進行試飛，將試飛結果換算到標準狀態，即標準溫度、壓力和重量，驗證新機是否滿足要求。通常情況下這兩種思路應結合進行，既要按照採購契約規範試飛鑑定飛機性能，還應驗證設計模型，通過仿真為向其他試飛條件和試飛構型擴展以及訓練飛行模擬器的研製創造條件。
性能試飛的另一個目標是揭示新機研製中存在的問題，摸索飛行經驗，為完善飛機研製和促進新機使用提供依據和經驗。
性能試飛對飛機狀態有嚴格要求，主要是氣動布局和發動機狀態必須凍結。如果在試飛過程中，飛機氣動布局有較大變化，發動機狀態有所更改，相關試飛科目須重新進行試飛。當然除性能以外的項目要具體分析，不一定都要重新試飛。軍用飛機有許多外掛組合，在性能試飛中通常採用“阻力指數”的概念，即按各種構型組合的計算阻力來安排試飛計畫，使這些構型組合的選擇不至於太多，以減少試飛架次，縮短試飛周期。
發動機狀態對飛機性能有極大影響，而同一型號的不同發動機的狀態又有差別。為使試飛數據與實際使用相符，或更好地滿足使用要求，要求參試發動機在地面台架試驗中將其調整到該種發動機性能的平均值，或較保守的值。通常對於戰鬥機推力應調到低於平均值2%，而螺旋槳發動機應調到低於平均值4%。在試飛過程中，往往更多地使用全推力狀態，這樣最終會使得發動機性能有很大下降，也就是新和舊發動機狀態不同，飛機性能會有明顯差別，因此在最後確定飛機性能時，應該重複試飛初期試飛過的狀態，檢查發動機性能是否下降過多。
渦扇發動機的推力隨外界溫度影響很明顯，因此飛機性能除給出換算到標準狀態的值以外，還要在試飛報告中明確說明飛機性能對外界溫度的敏感性，特別對於國土面積大，或出口到世界上其他國家的飛機，應根據飛機使用範圍加以說明，以便於用戶使用中考慮這一因素。
特點
飛機飛行性能是研究飛機重心運動規律的科學，它包括速度、高度、航程、航時、起飛著陸和機動飛行等性能。飛機作定常直線運動的性能稱為基本飛行性能，包括最大平飛速度、最小平飛速度、爬升性能(含有利爬升速度、爬升率、上升時間)等。國內習慣於把飛行性能理解為最大平飛速度、爬升性能、航程和航時、起飛著陸性能和機動性，稱為五大飛行性能指標。
無論是飛機設計前的戰術技術論證，設計時為滿足飛行性能而作如氣動力協調、新機和改型機的飛行試驗驗證，還是在比較同類飛機的技術水平、飛機年鑑、飛機的技術檔案及涉及飛機的論著中，人們首先關心飛行性能指標，可見其重要性。
同其他專業的飛行試驗比較，飛行性能飛行試驗具有如下特點：
(1)飛行性能試飛的內容是飛機戰術技術要求指標的主要部分，是全機氣動力設計是否達到預期設計目標的最後驗證。因此，無論是新機、改型機或批生產飛機，都把飛行性能試飛作為首先必飛的項目。因為這涉及飛機構形是否要作重大更改，涉及結構、強度的重新設計，以及由此帶來的一系列地面試驗。
(2)飛行性能試飛涉及的專業面廣，除氣動力外，還與發動機、飛行限制及機載設備等有關。
(3)飛行性能試飛方法基本上隨發動機的類型而異。如渦輪噴氣、渦輪螺槳，渦輪風扇、活塞式發動機飛機，其飛行試驗方法各不相同。
(4)飛行試驗時，要求飛機狀態應是正常的飛機構形。測試儀器改裝時，不許對飛機外形作重大的更改，特別是在機翼表面上更是如此。因為，在現有的飛行試驗方法中，外形改變引起的飛機阻力變化對飛行性能試飛結果的影響尚無法評估。
(5)由於飛行性能是研究質心運動規律的，故要求飛機飛行重心應為“正常重心”。因為，在現有飛行試驗方法中，由於飛機處於重心前後限引起舵面酉己平阻：力對飛行性能的影響也無法評估。至於改裝後引起的飛機重量的變化，可以通過性能換算消除其影響。
(6)飛行順序。除首先飛行試驗空速系統的位置誤差，以供飛行性能及其他專業飛行試驗使用外，其餘科目均按先易後難的原則穿插進行。
(7)測試多為常規參數，主要參數是速度、高度、過載、大氣溫度。但對其精度的要求比其他專業嚴格，需作仔細、繁瑣的修正，甚至要進行空中飛行校準。如空速系統的地面延遲性試驗，迎角、大氣溫度感測器的校準，過載不在重心處修正，確定油箱容積死油量，過載、舵偏度、相機位置等地面標定。
(8)對氣象要求嚴格。要求精確地測量出空中的風速、風向、風的水平及垂直梯度，機場的場溫、場壓等。測量的時間要求儘可能與飛行試驗的時間一致。為減小修正的誤差，要求飛行性能試飛最好在無顛簸氣流的平靜大氣中進行。
方法
飛機飛行速度、高度的測定
測量飛機飛行速度和高度的方法有多種。可以依靠機載感測器(空速系統、定位系統)測得，也可以通過地面設備(雷達)測得。
1)空速系統測定飛機的飛行高度、速度
飛機的空速系統常用組合式的皮托動靜壓系統，包括空速管、大氣數據計算機、總溫感測器及連線導管。由於空速系統的工作原理和飛機飛行時各種條件的變化，利用空速系統測得的飛行高度、速度都會有一定的誤差。為了得到準確的結果，要對空速系統校準。
在飛行試驗中，根據空速表讀出的是指示空速，要換算成真空速。
2)機載定位系統和地面保障設備測定飛機的飛行高度和速度
該方法測得的飛行速度為地速。為了消除高空風的影響，可以採用往返飛行測定的方法。如果技術可以滿足，則可預先測得飛機飛行空域內的各高度層的風速、風向，進行換算。
航程、續航時間
航程、續航時間是評定飛機性能好壞的重要指標之一，它表示飛機經濟性的好壞。該指標有以下幾種定義：
技術航程或續航時間：單機耗盡所有可用燃料所飛過的水平距離或時間。
實際航程或續航時間：單機飛行，在繞場飛行前僅剩安全備份油量時，飛機飛過的水平距離或時間。
戰術航程或續航時間：執行戰鬥任務，飛機所飛過的水平距離或時間。
續航航程或續航時間：飛機以0.9倍最大飛行速度平飛所飛過的水平距離或時間。
最大航程：以單位重量的飛機移動單位距離油耗量最小所對應的速度水平飛行的距離。
最大航時：以飛機單位時間耗油量最小對應的速度水平飛行所得的時間。
在比較飛機性能好壞時，經常使用最大技術航程，並且有了飛行試驗測定的具有典型意義的最大航程和續航時間，則上述的參數都可算出。
起飛或發射性能
1)起飛性能
起飛是飛機從松剎、滑跑、離地、爬升到安全高度的運動過程。確定起飛特性的參數有：滑跑距離、滑跑偏差、滑跑時間、離地速度、離地姿態等。確定起飛性能通常使用的飛行重量有正常起飛重量、最大起飛重量，每個狀態至少完成3次正常起飛試驗。
測定起飛軌跡的方法有機輪計數法、地面照相法、雷達一照相經緯儀法、錄像法等。
2)發射性能
飛機發射是飛機從助推火箭點火到飛機離開發射裝置、加速、火箭分離、飛機爬升到安全高度的過程。參數有：飛機離架時的姿態、速度、火箭作用時間、火箭脫落時飛機的速度、飛機爬升到的安全高度等。
試驗過程中利用地面攝像並結合飛機遙測數據等，對試驗內容的有關參數進行分析、對比，確定性能是否滿足要求。
著陸或回收性能
1)著陸性能
著陸是飛機從安全高度下滑過渡到接地滑跑，直到完全停止的減速過程。參數有：從安全高度下滑到接地的各飛行參數、接地速度、著陸滑跑距離、滑跑偏差、滑跑時間等。
確定著陸性能通常使用的飛行重量有正常著陸重量、最大著陸重量，每個狀態至少完成3次正常飛行。
測定著陸軌跡的方法有機輪計數法、地面照相法、雷達～照相經緯儀法、錄像法等。
2)回收性能
傘降回收是飛機在預定回收高度停車、飛機減速、開傘、以預定速度落地的過程。參數有：飛機開傘時受到的過載及姿態、降落傘充氣完全張滿時間、降落傘充氣過程中無人即下降的高度、飛機穩定降落的速度。
