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圖1 有人機發(fā)動機加速過程分解

試飛過程中，對時機的把握完全依靠飛行員的主觀感受，動作完成的質(zhì)量取決于飛行員的反應(yīng)。

(2) 無人機發(fā)動機加速試飛過程分析

無人機發(fā)動機自動加速試飛以航路點設(shè)計為基礎(chǔ)，根據(jù)試飛需求，分解發(fā)動機加速性試飛動作，見圖2，分析表明，完成發(fā)動機加速性試飛至少需要確定3個航路點。

圖2 無人機發(fā)動機加速性試飛過程分解

2.3 發(fā)動機加速性試飛核心要素分析

通過試飛過程分解，分析得到無人機發(fā)動機自動加速性試飛的核心要素。

(1) 核心要素一：時間

無人機以航路點控制飛行，為達到發(fā)動機在預(yù)先設(shè)定的航路上自動進行加速性試飛，需對通過兩個航路點的時間進行精確控制，包括動作點起始時刻和過點時刻控制。

動作點起始時刻是動作設(shè)計的根本，無論是試飛前期的數(shù)據(jù)處理，還是加速性試飛的動作設(shè)計，都以起始時刻為基準，在起始時刻的基礎(chǔ)上，進行飛行時間的控制和高度速度等的控制。

過點時刻控制是根據(jù)無人機飛行控制精確度高的特點確定的，以無人機過航路點飛行時間為控制參數(shù)，能精確控制無人機的飛行高度、速度和發(fā)動機狀態(tài)等參數(shù)，達到試飛的目的。

(2) 核心要素二：高度

根據(jù)國軍標的要求，發(fā)動機加速性試飛需在一定的高度上進行，由于有人機試飛依據(jù)人的反應(yīng)控制飛行姿態(tài)，飛行高度允許有一定的偏差?；诖艘?guī)定，在進行無人機發(fā)動機加速性試飛時，可以利用無人機飛機高度控制精度高的特點，根據(jù)無人機飛機控制特點，設(shè)計出發(fā)動機加速性試飛方法。

國軍標243A-2004《航空燃氣渦輪動力裝置飛行試驗要求》在“發(fā)動機工作特性鑒定試驗”，飛行試驗中規(guī)定，“穩(wěn)定平飛是發(fā)動機工作參數(shù)的測定及工作穩(wěn)定性鑒定。試驗時，飛行高度和飛行速度應(yīng)保持基本不變，飛行高度的最大偏差不應(yīng)超過±100 m，飛行速度的最大偏差不應(yīng)超過±10 km/h?！?因此，選取無人機發(fā)動機加速試飛的高度偏差為±100 m。

高度控制主要包括下降高度和飛機改平提前動作高度。

飛機下降高度是由飛機的響應(yīng)特性決定的。當(dāng)無人機過航路點后，若下一航路點高度比當(dāng)前航路點低，飛機通過俯仰角和發(fā)動機推力的變化，控制飛機飛向下一航路點，從當(dāng)前航路點到下一航路點需要一定的響應(yīng)時間。

飛機改平提前動作高度是指飛機在下降高度飛往下一航路點過程中，為避免飛機高度振蕩，飛機不會飛到航路點設(shè)置的高度后再改平，而是提前一定高度開始改平，飛機的俯仰角和發(fā)動機推力在這個過程中會提前進行調(diào)節(jié)，飛機在響應(yīng)改平過程中還會下降高度，直至目標高度。在加速性試飛過程中，需要考慮飛機提前改平高度，否則會影響發(fā)動機狀態(tài)。

(3) 核心要素三：發(fā)動機狀態(tài)

發(fā)動機狀態(tài)控制是整個試驗的最終目標，自動加速性試飛涉及到發(fā)動機狀態(tài)從初始狀態(tài)收至慢車狀態(tài)，在慢車狀態(tài)保持，然后推油門至最大狀態(tài)，整個過程中收油門時間，慢車狀態(tài)油門保持時間以及轉(zhuǎn)速響應(yīng)時間等，都需要提前通過飛行試驗數(shù)據(jù)確定。

(4) 核心要素四：飛行速度

飛行速度主要是滿足發(fā)動機加速性試飛中的狀態(tài)條件，不超出國軍標要求的速度偏差范圍。

國軍標243A-2004《航空燃氣渦輪動力裝置飛行試驗要求》在發(fā)動機加速性和減速性鑒定試驗飛行試驗中規(guī)定“在確定加速性時，飛行速度應(yīng)保持基本不變，其最大偏差不應(yīng)超過±20 km/h”。因此，選取無人機發(fā)動機加速試飛的速度偏差為±20 km/h。

發(fā)動機自主加速性試飛核心要素見圖3。

圖3 發(fā)動機自動加速性試飛核心要素分析

2.4 試飛實施方案流程設(shè)計

根據(jù)以上四點核心要素，設(shè)計出發(fā)動機加速性試飛方案的具體流程為：

(1) 確定航路點過點時刻，作為航線設(shè)計的起始時刻。

(2) 確定飛機開始下降的響應(yīng)情況，根據(jù)高度精度和速度精度要求確定航線規(guī)劃的最長時間。

(3) 根據(jù)油門位置和轉(zhuǎn)速穩(wěn)定情況確定最短時間。

(4) 根據(jù)最短時間和最長時間，設(shè)定一個Δt，Δt在最短時間和最長時間之間。

(5) 根據(jù)Δt和飛行速度確定兩個航路點之間的距離。

(6) 根據(jù)Δt確定飛機下降的高度，然后根據(jù)飛機改平超調(diào)量確定航路點最終的下降高度。

(7) 根據(jù)發(fā)動機加速時間指標確定下一航路點的高度和距離。

通過以上7個步驟，可以完成發(fā)動機加速性試飛中3個航路點屬性(經(jīng)度、緯度、高度、速度)的設(shè)計，見圖4。

圖4 發(fā)動機自動加速試飛關(guān)鍵航路點設(shè)計

 3 試飛驗證 

采用上述步驟設(shè)計某型國產(chǎn)發(fā)動機在無人機上的加速性試飛，試飛結(jié)果見圖5和表1所列。

圖5 發(fā)動機自動加速試飛參數(shù)曲線

表1 發(fā)動機自動加速性試飛參數(shù)對比

結(jié)果表明，飛機飛行時間與設(shè)計值相差無幾，發(fā)動機狀態(tài)達到了預(yù)期目標，發(fā)動機自動完成了從慢車加速到最大的工作過程。

 4 結(jié) 語 

基于無人機設(shè)計和使用特點，通過對比有人機和無人機發(fā)動機加速性試驗差異，對試驗過程進行分析，總結(jié)出無人機發(fā)動機自動加速性試飛的核心要素，確定出發(fā)動機自動加速性試飛方案的具體實施流程，并通過試飛驗證。試驗結(jié)果表明該無人機發(fā)動機自動加速性試飛方法合理可行，具有較高的操作性。由于分析是建立在無人機常規(guī)設(shè)計基礎(chǔ)上，因此該方法具有一定的通用性，能指導(dǎo)后續(xù)發(fā)動機加速性試飛。