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圖1 有人機(jī)發(fā)動機(jī)加速過程分解

試飛過程中，對時機(jī)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(jī)發(fā)動機(jī)加速試飛過程分析

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

圖2 無人機(jī)發(fā)動機(jī)加速性試飛過程分解

2.3 發(fā)動機(jī)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(jī)發(fā)動機(jī)自動加速性試飛的核心要素。

(1) 核心要素一：時間

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

動作點(diǎn)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(zhǔn)，在起始時刻的基礎(chǔ)上，進(jìn)行飛行時間的控制和高度速度等的控制。

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

(2) 核心要素二：高度

根據(jù)國軍標(biāo)的要求，發(fā)動機(jī)加速性試飛需在一定的高度上進(jìn)行，由于有人機(jī)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。基于此規(guī)定，在進(jìn)行無人機(jī)發(fā)動機(jī)加速性試飛時，可以利用無人機(jī)飛機(jī)高度控制精度高的特點(diǎn)，根據(jù)無人機(jī)飛機(jī)控制特點(diǎn)，設(shè)計出發(fā)動機(jī)加速性試飛方法。

國軍標(biāo)243A-2004《航空燃?xì)鉁u輪動力裝置飛行試驗(yàn)要求》在“發(fā)動機(jī)工作特性鑒定試驗(yàn)”，飛行試驗(yàn)中規(guī)定，“穩(wěn)定平飛是發(fā)動機(jī)工作參數(shù)的測定及工作穩(wěn)定性鑒定。試驗(yàn)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(jī)發(fā)動機(jī)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(jī)改平提前動作高度。

飛機(jī)下降高度是由飛機(jī)的響應(yīng)特性決定的。當(dāng)無人機(jī)過航路點(diǎn)后，若下一航路點(diǎn)高度比當(dāng)前航路點(diǎn)低，飛機(jī)通過俯仰角和發(fā)動機(jī)推力的變化，控制飛機(jī)飛向下一航路點(diǎn)，從當(dāng)前航路點(diǎn)到下一航路點(diǎn)需要一定的響應(yīng)時間。

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

(3) 核心要素三：發(fā)動機(jī)狀態(tài)

發(fā)動機(jī)狀態(tài)控制是整個試驗(yàn)的最終目標(biāo)，自動加速性試飛涉及到發(fā)動機(jī)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(yàn)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(jī)加速性試飛中的狀態(tài)條件，不超出國軍標(biāo)要求的速度偏差范圍。

國軍標(biāo)243A-2004《航空燃?xì)鉁u輪動力裝置飛行試驗(yàn)要求》在發(fā)動機(jī)加速性和減速性鑒定試驗(yàn)飛行試驗(yàn)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(jī)發(fā)動機(jī)加速試飛的速度偏差為±20 km/h。

發(fā)動機(jī)自主加速性試飛核心要素見圖3。

圖3 發(fā)動機(jī)自動加速性試飛核心要素分析

2.4 試飛實(shí)施方案流程設(shè)計

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

(1) 確定航路點(diǎn)過點(diǎn)時刻，作為航線設(shè)計的起始時刻。

(2) 確定飛機(jī)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(diǎn)之間的距離。

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

(7) 根據(jù)發(fā)動機(jī)加速時間指標(biāo)確定下一航路點(diǎn)的高度和距離。

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

圖4 發(fā)動機(jī)自動加速試飛關(guān)鍵航路點(diǎn)設(shè)計

 3 試飛驗(yàn)證 

采用上述步驟設(shè)計某型國產(chǎn)發(fā)動機(jī)在無人機(jī)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(jī)自動加速試飛參數(shù)曲線

表1 發(fā)動機(jī)自動加速性試飛參數(shù)對比

結(jié)果表明，飛機(jī)飛行時間與設(shè)計值相差無幾，發(fā)動機(jī)狀態(tài)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，發(fā)動機(jī)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(jī)設(shè)計和使用特點(diǎn)，通過對比有人機(jī)和無人機(jī)發(fā)動機(jī)加速性試驗(yàn)差異，對試驗(yàn)過程進(jìn)行分析，總結(jié)出無人機(jī)發(fā)動機(jī)自動加速性試飛的核心要素，確定出發(fā)動機(jī)自動加速性試飛方案的具體實(shí)施流程，并通過試飛驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明該無人機(jī)發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)加速性試飛。