运输类飞机着陆性能试飞数据处理方法研究

成婷婷，郗超



运输类飞机着陆性能试飞数据处理方法研究

成婷婷，郗超

（中国飞行试验研究院，陕西 西安 710089）

着陆阶段是飞行中最关键的阶段，准确计算飞机的着陆距离，对运行安全具有重要意义。传统试飞中计算着陆距离的样本量太少，并且对试飞员驾驶水平有要求，不能准确反映飞机的着陆距离。针对运输类飞机的着陆性能试飞，介绍了参数分析法，该方法通过多次试验建立了空中段着陆距离的计算公式，并以某型机的试飞为例，介绍了该方法在实际试飞数据处理中的应用。

运输类飞机；着陆距离；数据处理方法；参数分析法

着陆是指飞机从机场入口处、离地15 m（50 ft）高度开始，经过直线下滑、拉平、接地、减速滑跑到完全停下的过程。着陆距离是从飞机主起落架位于着陆表面以上（按通过接地点的水平面处理）50 ft高那一点到飞机完全停止那一点的水平距离。着陆距离分为空中段、过渡段和制动段，如图1所示，空中段是飞机离地50 ft到飞机主轮接地的阶段，过渡段是从飞机主轮接地到刹车和减速板等措施应用的阶段，制动段是从飞机开始减速到完全停止的阶段。

图1 飞机着陆过程

着陆阶段是飞行中最关键的阶段，也是事故多发阶段，着陆过程是一个非常复杂的运动过程，着陆距离的计算是民用运输机着陆性能分析的重要方面。民用飞机审定着陆距离计算具有极其重要的意义，它是计算所需着陆距离的基础，实际运行时，必须确保所需着陆距离小于等于可用着陆距离，因此计算审定着陆距离可以确定完成着陆过程所需的跑道长度。传统的着陆性能试飞要求每一状态至少完成3次优质飞行，一般选中等水平驾驶技术的3位试飞员进行试飞。由于着陆过程中存在各种人为因素的影响，不同条件试飞获得的着陆性能有很大差别，因此3次试飞求平均得到的着陆距离并不能真实反映飞机的着陆性能，并且试飞中对试飞员驾驶水平的要求也很难定量评价。针对传统方法的局限性，本文介绍了参数分析法，该方法通过多次试验建立了空中段着陆距离的计算公式，并以某型机为例，介绍了该方法在实际试飞数据处理中的应用。

1 试验程序和方法

采用参数分析法需要采用不少于12次，且不多于40次的试飞数据进行统计分析获得着陆空中段的距离。确定着陆地面段距离的试验应针对着陆的每种形态（防滑装置接通与断开，自动刹车接通与断开，襟翼位置等）至少进行6次有效着陆试验，试验包括整个使用重量范围、前重心。

一般情况下，着陆距离试验的程序如下：试验前确保最大轮胎压力并进行最大刹车压力检查，按照推荐的着陆程序进行试验，进场下滑角控制在﹣2.5°～﹣3.5°，接地点下沉率控制在2～6 ft/s，当飞机触底后，按照试验要求的减速措施使飞机减速直到完全停止，保持停止状态5 s，试验过程中，防滑系统工作。

空中段距离统计采用连续起飞着陆的方法进行。试验保证空中段距离的线性回归置信度不低于90%，试验成功的判断准则为：进场着陆期间，飞机具有令人满意的飞行特性，着陆滑跑期间，飞机具有良好的操纵特性。

2 着陆距离数据处理方法

着陆距离试飞所需的测试参数有：高度、指示速度、动压、静压、总温、纵向过载、侧向过载、法向过载、俯仰角、滚转角、迎角、侧滑角、襟翼偏度、缝翼偏度、扰流板位置信号、起落架位置、发动机参数、光电经纬仪参数（三向速度，三向位置）、GPS高度、GPS三向速度。着陆距离试验需要使用DGPS系统或光电经纬仪测量飞机的起飞距离和飞机的地速，同时需要气象测量装置测量跑道的气象数据来确保试飞的有效性。着陆距离计算的过程可以分为两个部分，即空中段和地面段，下面分别对这两部分进行介绍。

2.1 着陆空中段

着陆空中段是一个复杂的非定常运动方程，采用参数分析法进行数据处理。选取从离地50 ft到飞机主轮接地的时间段，计算进场角度和接地点下沉率，分析数据的置信度是否满足要求。参数分析法的公式如下：

式（1）（2）中：为从50 ft到接地的空中段时间，s；/TD为接地点处的下沉率，ft/s；50为着陆表面以上50 ft处的真速，ft/s；TD为接地点的真速，ft/s；/50为着陆表面以上50 ft处的下沉率，ft/s。

使用多元线性回归法分析来求解上面两个独立变量方程的常数，按如下方法处理从1到的全部试验点的试验值，此处等于试验点的数目，1到13为回归系数。

9=（）（2）－（1）2. （11）

10=（）（8）－（3）（6）. （12）

11=（）（5）－（1）（3）. （13）

12=（）（7）－（1）（6）. （14）

13=（）（4）－（3）2. （15）

=[（9）（10）－（11）（12）]/

[（9）（13）－（11）2]. （16）

=[（12）－（c）（11）]/9. （17）

=[（6）－（）（1）－（）（3）]/. （18）

把每次试飞的50/换成50/TD，即可用同样的方法确定50 ft和接地点之间速度减小方程中的常数值、和，常数值确定之后，就可以获得空中段时间和距离。

具体计算过程如下：记录着陆过程中的50、飞行航迹角、和/TD，使用进近航迹角和50计算得到/50，代入公式（1），计算自50 ft至接地点的时间，代入公式（2），计算50/TD，确定TD，然后按平均改平速度和空中时间来确定空中距离。

2.2 着陆地面段

着陆地面段分为过渡段和制动段，过渡段的时间一般为1～3 s，过渡段的计算公式如下：

train=（GTD+GBA）/2·train. （19）

式（19）中：train为过渡段距离；GTD为接地点飞机地速；GBA为踩刹车点飞机地速；train为过渡段的平均时间。

统计踩刹车点的飞机真速与接地点的飞机真速之比BA/TD和过渡段的时间，根据上式求过渡段的时间和距离。制动段使用DGPS数据计算飞机的滑跑距离。

表1 着陆空中段距离试飞结果

No.Hp/ftW/kgCG/%MACTair/sSair/mR/S50/（ft/s）R/STD/（ft/s）VG50/knVGTD/knV50/knVTD/kn 11 68939 2443.126.1474.313.712.73152.5148.5161.0153.6 21 27140 0573.076.9532.112.601.98150.6146.0160.7152.7 31 05838 03922.087.8599.612.132.72152.9145.3151.6143.6 41 07736 12522.017.7577.911.432.87150.0141.4150.1139.9 593837 9953.127.2559.613.942.99153.2146.1147.5142.2 694237 6023.056.0469.214.872.35153.3147.4149.5142.8 794937 2513.126.5497.812.692.04149.5143.5147.6140.2 895436 8893.107.3557.514.262.28150.9142.9149.7142.7 996036 6183.105.3409.512.383.59149.9144.8146.1139.8 1096536 3493.105.3408.414.892.00150.2145.5145.4139.4 1197036 0173.116.4491.213.413.94150.3144.4148.4139.3 121 06738 2543.135.9468.214.402.59155.7150.6148.1142.6 131 06837 9983.084.8378.312.262.77155.4150.9149.3141.9 141 06937 4603.175.6438.812.143.30153.9149.2147.0141.3 151 06837 2853.156.6522.114.092.02156.4150.0148.7142.7 1697940 4703.086.3506.813.422.57156.4150.7155.1149.9 171 01440 3103.186.1494.414.052.91158.3152.2157.6150.3 181 03640 4003.176.1494.414.323.33158.3152.6155.1151.5

注：air为空中段时间；air为空中段距离；/50为50 ft处飞机下沉率；/TD为主轮接地时飞机下沉率；G50为50 ft处飞机地速；GTD为接地点飞机地速；50为50 ft处飞机真速；TD为接地点处飞机真速

3 某型机的试飞结果分析

为了验证前面给出的数据处理方法，某型机着陆性能试飞时进行了18次空中段试飞和6次地面段试飞。着陆空中段距离试飞结果如表1所示。

从表1中可以看出每次试飞得到的空中段距离相差很大，如果用3次飞行求平均得到的结果不能真实反映飞机的着陆性能。利用参数分析法建立的空中段时间和速度比关系式如下：

50/=5.021 52+0.149 53×（/50）+0.372 65×（/TD）.（20）

50/TD=1.133 54－0.006 02×（/50）－0.002 11×（/TD）. （21）

在最大着陆重量为40 455 kg下，进场速度为153.4 kn。使用式（20）（21）计算进场角度为﹣3.5°，下沉率为8 ft/s时的空中段时间为4.823 s，空中段距离为376.3 m。试飞中获得的最短时间为4.75 s，空中段距离为378.3 m。其值的90%分别为4.275 s，340.5 m，小于上述计算值，满足试验要求。某型机地面段的试飞结果如表2所示。从表中可得BA/TD的平均值为0.973 9，过渡段时间的平均值为2.859 s。

表2 过渡-制动段着陆距离试飞结果

No.Hp/ftW/kgCG/%MACVGTD/knVGBA/knVTD/knVBA/knVBA/VTDTtran/sStran/mSBA/m 11 57540 3013.14153.9150.7153.6151.20.984 51.7134.5657.6 21 72240 2013.08145.4136.3153.3145.90.951 74.6335.3587.0 31 49340 4513.12156.0150.4150.3147.60.981 73.9305.2687.9 497940 4703.08150.7146.3149.9147.10.981 02.1157.4621.5 51 01440 3103.18152.2146.9150.3145.10.965 32.4185.3684.8 61 03640 4003.17152.6147.1151.5148.30.979 42.5190.5638.2

注：TD为接地点飞机真速；BA为踩刹车点飞机真速；BA为制动段距离

4 结论

本文针对传统着陆性能试飞中存在的一些问题，进行了运输类飞机着陆性能试飞数据处理方法研究。给出了确定空中段距离的参数分析法，经某型机的试飞验证，该方法可行，对运输类飞机着陆性能试飞具有重要意义。

［1］林可心，岑国平，李乐，等.飞机起飞着陆性能仿真与分析［J］.空军工程大学学报（自然科学版），2012，13（4）.

［2］黄文静，吴密翠，周晓飞.使用反推力时飞机着陆滑跑距离的换算［J］.飞行力学，2003，21（3）.

［3］《飞机飞行性能机算手册》编写组.飞机飞行性能计算手册［M］.西安：飞行力学杂志社，1987.

2095－6835（2019）03－0014－03

V212.13

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.03.014

成婷婷（1987—），女，硕士研究生，工程师，从事飞机性能试飞工作。

〔编辑：严丽琴〕