ARJ21飞机托锥法空速校准试飞

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摘 要：托锥作为一种精度较高的测量系统，在现代飞机的空速校准试飞中有广泛地应用，其也应用在arj21机型的空速校准试飞试验。该文介绍了ARJ21机型的空速校准试飞试验，归纳了托锥的实际使用情况，对传感器校准、托锥选型等方面的注意事项进行了总结，认为托锥法可作为空速校准合格审定试飞中表明符合性的有效方法。

关键词：托锥法 ARJ21机型 合格审定试飞

中图分类号：V2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-01

根据CCAR25部要求，民用大型客机空速校准试飞试验需要表明对如下适航条款的符合性：CCAR25.1323（b），（c），（d），（e）；CCAR25.1325（e）；CCAR25.1309（a）。

2012年，新支线飞机ARJ21-700开始进行空速校准合格审定试飞，过程中采用托锥法试飞获取参考静压，进行数据分析及处理。该文对试飞试验过程中所收获的经验进行了总结，认为托锥法可作为空速校准合格审定试飞中表明符合性的有效方法。

1 ARJ21飞机托锥应用

托锥作为一种精度较高的测量系统，在现代飞机的空速校准试飞中有广泛地应用，其原理是在飞机的尾部加装一个拖曳的锥体，锥体上安装有一个静压孔，并通过管路连接至飞机内部，然后由压力传感器测量管内静压。若锥体离飞机足够远，其周围的流场可认为是不受飞机影响，故可将此静压看作远方来流静压，即参考静压。因此，假设飞机动压测量没有损失，采用拖曳锥体试飞，可计算飞机的参考空速，与大气数据系统测量的空速相比，即可获得空速系统的测量误差。

此方法的优点是可在绝大部分的空速范围内应用，且其对外部环境的要求偏低，所得数据稳定，也获得了国内外适航当局的认可。

ARJ21-700飞机采用托锥法进行空速校准试飞，并分别对3架试验机进行了改装：2架机使用可收放托锥，1架机使用简易托锥。试飞过程中，托锥所获取数据能够满足空速校准系统的需要。

2 托锥使用经验

2.1 托锥传感器校准

参考静压作为空速校准试飞的主要数据，其精度要求极高，通常需要传感器精度达到0.01%气压。为了保证所使用系统的精度在试验时能满足数据采集要求，有必要在试飞前对托锥系统传感器进行校准。美国适航当局FAA对于测试仪器、被测仪器的校准报告有严格的要求（参见Section 21.39 Flight Test Instrument Calibration and Correction Report），这从侧面印证了传感器校准的重要性。

托锥传感器校准的主要目的是校准传感器的测量精度，由于托锥的压力传感器精度在长时间使用之后，其精度有可能出现降低或者零位漂移的现象，因此试验前、或定期（短周期）对托锥传感器进行校准也有助于提高数据的有效性。

2.2 托锥气压延迟考虑

在平飞时，托锥管路中的气体压力相对稳定，且静压不会产生变化，此时在传感器上所测得的静压值即为尾锥静压孔上的值。当飞机在做爬升或下降运动时（高速空校），由于气体的粘滞阻力效应，导致管路内气压的延迟，形成一个随着管路而逐渐变化的压力梯度，给测量参考静压带来了一定误差。因此，对托锥系统进行延迟分析，确定其影响在测量系统精度容许范围内，是保证托锥测量数据有效性的必要条件。

2.3 托锥数据处理

由机试飞时带有一定俯仰角，若要采用托锥值计算参考静压，必须考虑拖锥系统的传感器与ADC的传感器的高度差。假定拖锥系统的传感器与主ADC的传感器之间沿飞机X向和Z向的距离分别为l1和l2，记飞机的俯仰角为θ，则飞机稳定平飞时，拖锥系统的传感器与ADC传感器之间几何高度差应为（由于l2远小于l1，故近似计算可用）。

然后需将ΔH换算成气压高度：

上式中Tstd为标准温度，使用拖锥高度（未修正）计算而得；Tatm为周围大气温度。

将拖锥系统压力传感器记录的压力换算成高度，记为HpTC，基准高度Hpc即为：Hpc=HpTC+ΔHp，将基准高度换算成压力即为基准压力。

2.4 托锥选择考虑

ARJ21型号空速校准系统采用了两种托锥改装，一种为简易的长度固定托锥，另一种为通过电机实现可收放的托锥。两种托锥各有优缺点，可收放托锥在起飞着陆段可将托锥收起，避免其与地面摩擦而导致尾锥损害；简易托锥可省去收放托锥导致对管路的压迫，降低托锥漏气的风险。

但是在合格审定试飞时，局方要求证明两种托锥所得试飞结果具有相似性。这对表明符合性工作带来了一定困难（基于国外专家经验，还未有任何飞机的空速校准试飞是采用两种不同的托锥），因此空速校准试飞试验建议采用同一种、相似托锥改装。

2.5 托锥漏气问题

作为一种管路连接装置，托锥系统的连接部位存在漏气问题，尤其是可收放托锥，其在电作动收放过程中，会对管路进行压迫，导致管壁疲劳、破裂。一旦检测出漏气，所采集数据将作为无效处理，可能导致多架次的无效试飞。因此，在飞行试验前进行托锥气密性试验，有助于排除托锥漏气问题，若使用简易托锥，将极大降低托锥漏气的风险。

3 结语

托锥法试验相对简单，且数据可靠性高，是一种比较成熟地空速校准试飞方法。通过科学地安排包括传感器校准、长度确定、托锥选型等工作，可在前期避免托锥系统引入参考静压测量误差，能够作为空速校准合格审定试飞中表明符合性的方法。

参考文献

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[2] 梁学谦.运12飞机尾锥法空速校准试飞[J].试飞杂志，1992：24-25.

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