CN111792054B - 一种基于飞机空滑迫降能力的安全试飞方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于飞机空滑迫降能力的安全试飞方法，包括安全区域，飞机在安全区域内无动力安全返场迫降；以第二盘旋圆的圆心坐标为圆心，以第一盘旋圆的圆心坐标圆的半径与第一盘旋圆的半径之差为半径，画安全域圆；所述安全域圆构成飞机无动力情况下从机场跑道一端一边空滑迫降着陆的安全域。本发明解决了易引发空中停车的试飞科目的飞行风险管控，确保飞机在该区域内一旦发生空中停车特情，可以在无动力情况下安全返场迫降，保证飞行员和飞机的安全。

Description

一种基于飞机空滑迫降能力的安全试飞方法
技术领域
本发明属于飞机试飞的技术领域，具体涉及一种基于飞机空滑迫降能力的安全试飞方法。
背景技术
作为飞机动力来源的航空发动机，为飞机飞行提供动力所需的推力或力矩，并通过传动附件为飞机提供液压、引气及电源等，是保证飞机正常飞行的关键。在飞行过程中，一旦发生空中停车且空中起动失败，则会大大增加飞机的飞行风险。在新机研制试飞阶段，目前针对易引起发动机空中停车的风险科目，基本上都是采用先进行空滑迫降演练后再进行风险科目试飞任务。
该类试飞科目的空停风险管控大多依靠飞行员的驾驶技术和心理素质以及地面指挥员的飞行水平和相关特情处置经验，总的来看，存在飞行风险管控不确定性。本发明基于飞机的空滑迫降能力，提出空停风险科目试飞的安全区域，保证飞机在该区域内无动力安全返场迫降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于飞机空滑迫降能力的安全试飞方法，旨在解决易引发空中停车的试飞科目的飞行风险管控，确保飞机在该区域内一旦发生空中停车特情，可以在无动力情况下安全返场迫降，保证飞行员和飞机的安全。
本发明主要通过以下技术方案实现：一种基于飞机空滑迫降能力的安全试飞方法，包括安全区域，飞机在安全区域内无动力安全返场迫降；飞机在空中停车后迫降航线：先绕第一盘旋圆进行稳定盘旋并调整航向对准机场，对着机场等速直线下滑，然后绕第二盘旋圆进行稳定盘旋并调整航向对准机场跑道准备着陆，飞机直线下滑路段为第一盘旋圆、第二盘旋圆的公切线，且长度为l；以机场跑道方向为横坐标，垂直于机场跑道方向为纵坐标，以机场跑道中心为坐标原点建立二维平面坐标系；所述第一盘旋圆、第二盘旋圆的半径分别为R和r；
第二盘旋圆的圆心坐标(x1,y1)，第二盘旋圆的圆方程为(x-x1)2+(y-y1)2＝r2；
第一盘旋圆的圆心坐标为(x2,y2)，即满足条件的第一盘旋圆的圆心坐标是外切圆(x-x1)2+(y-y1)2＝l2+(R-r)2与内切圆(x-x1)2+(y-y1)2＝l2+(R+r)2上的点；
选取(x-x1)2+(y-y1)2＝l2+(R-r)2和(x-x1)2+(y-y1)2＝l2+(R+r)2中半径较小的圆作为第一盘旋圆的圆心坐标圆；以第二盘旋圆的圆心坐标为圆心，以第一盘旋圆的圆心坐标圆的半径与第一盘旋圆的半径之差为半径，画安全域圆；所述安全域圆构成飞机无动力情况下从机场跑道一端一边空滑迫降着陆的安全域。
为了更好地实现本发明，进一步的，假设飞机空滑迫降过程中着陆纵向下滑起始点的高度为h1，且距离机场跑道中心为l1，飞机在空滑迫降过程中航向调整起始点的高度和表速分别为h2和V，飞机表速对应的空滑比为k；
飞机在空中停车后的空滑迫降过程中可利用的势能高度Δh＝h2-h1；假设飞机在空滑迫降时，盘旋一圈各自损失掉的高度分别为Δh1和Δh2；则飞机等速直线下滑的可用势能高度Δh′＝Δh-Δh1-Δh2；飞机等速直线下滑的水平飞行距离l＝k·Δh′。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述飞机无动力空滑迫降过程包括稳定盘旋下降和等速直线下滑的飞行运动。
为了更好地实现本发明，进一步的，同理得到飞机无动力情况下从机场跑道两端两边空滑迫降着陆的安全域。
本发明的有益效果：
本发明解决了易引发空中停车的试飞科目的飞行风险管控，确保飞机在该区域内一旦发生空中停车特情，可以在无动力情况下安全返场迫降，保证飞行员和飞机的安全。
附图说明
图1为飞机无动力情况下的空滑迫降过程示意图；
图2为飞机空滑迫降航线坐标系示意图；
图3为飞机空滑迫降盘旋圆1圆心坐标圆；
图4为飞机空滑迫降试飞安全域构建示意图；
图5为飞机空滑迫降试飞安全域示意图；
图6为飞机空滑迫降试飞安全域示意图。
具体实施方式
实施例1：
一种基于飞机空滑迫降能力的安全试飞方法，包括安全区域，飞机在安全区域内无动力安全返场迫降。主要包括以下步骤：
1)飞机在无动力情况下的空滑迫降过程如图1所示。
2)将飞机无动力空滑迫降过程简化为稳定盘旋下降和等速直线下滑两种飞行运动。
3)不失一般性，飞机在空中停车后的迫降航线，先稳定盘旋(圆1)调整航向对准机场，然后对着机场等速直线下滑，之后稳定盘旋(圆2)调整航向对准机场跑道准备着陆，飞机直线下滑段路径正好是两个稳定盘旋圆的公切线，航线上几个重要点分别用1、2、3、4、5表示，如图1、图2所示。
4)以机场跑道方向为横坐标，垂直于机场跑道方向为纵坐标，以机场跑道中心点为坐标原点，建立二维平面坐标系，如图2所示。
5)假设3)中飞机空滑迫降过程中2点的高度为h1，距离机场跑道中心为l1，飞机在3)中5点的高度和表速分别为h2和V，飞机表速V对应的空滑比为k。
6)飞机在空中停车后的空滑迫降过程中可以利用的势能高度Δh＝h2-h1。
7)假设飞机空滑迫降时，两次调整航向进行稳定盘旋的盘旋半径分别为R和r，盘旋一圈各自损失掉的高度分别为Δh1和Δh2。
8)飞机等速直线下滑的可用势能高度Δh′＝Δh-Δh1-Δh2。
9)飞机等速直线下滑的水平飞行距离l＝k·Δh′，即盘旋圆1和圆2的公切线长度为l。
10)根据4)、5)和7)，可得盘旋圆2的圆心坐标(x1,y1)。
11)根据7)和10)，可得盘旋圆2的圆方程为(x-x1)2+(y-y1)2＝r2。
12)根据7)中盘旋圆1的半径R，9)中盘旋圆1和圆2的公切线长度l，11)中的盘旋圆2的圆方程(x-x1)2+(y-y1)2＝r2，可得盘旋圆1的圆心坐标(x2,y2)，如图3所示，即满足条件的盘旋圆1的圆心坐标是圆(x-x1)2+(y-y1)2＝l2+(R-r)2(外切)和(x-x1)2+(y-y1)2＝l2+(R+r)2(内切)上的点。
13)选取圆(x-x1)2+(y-y1)2＝l2+(R-r)2和(x-x1)2+(y-y1)2＝l2+(R+r)2中半径较小的圆作为盘旋圆1的圆心坐标圆。
14)以11)中盘旋圆2圆心坐标为圆心，以盘旋圆1的圆心坐标圆的半径与盘旋圆1的半径之差为半径，画圆3。
15)圆3围成的区域构成飞机无动力情况下从机场跑道一端一边空滑迫降着陆的安全域，如图4所示。
16)根据上述方法，同理可得，飞机无动力情况下从机场跑道两端两边空滑迫降着陆的安全域，如图5所示。
17)16)中的四个区域共同构成飞机基于空滑迫降的试飞安全域(阴影区域)，如图6所示。
18)若指定机场跑道的着陆方向，如从图6所示跑道方位的左端右边空滑迫降着陆，则可进一步显示其局部安全域范围，如图6虚线圆所示。
本发明解决了易引发空中停车的试飞科目的飞行风险管控，确保飞机在该区域内一旦发生空中停车特情，可以在无动力情况下安全返场迫降，保证飞行员和飞机的安全。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于飞机空滑迫降能力的安全试飞方法，其特征在于，包括安全区域，飞机在安全区域内无动力安全返场迫降；飞机在空中停车后迫降航线：先绕第一盘旋圆进行稳定盘旋并调整航向对准机场，对着机场等速直线下滑，然后绕第二盘旋圆进行稳定盘旋并调整航向对准机场跑道准备着陆，飞机等速直线下滑的路径为第一盘旋圆、第二盘旋圆的公切线，且飞机等速直线下滑的水平飞行距离为l；以机场跑道方向为横坐标，垂直于机场跑道方向为纵坐标，以机场跑道中心为坐标原点建立二维平面坐标系；所述第一盘旋圆、第二盘旋圆的半径分别为R和r；
第二盘旋圆的圆心坐标(x1,y1)，第二盘旋圆的圆方程为(x-x1)2+(y-y1)2＝r2；
第一盘旋圆的圆心坐标为(x2,y2)，即满足条件的第一盘旋圆的圆心坐标是外切圆(x-x1)2+(y-y1)2＝l2+(R-r)2与内切圆(x-x1)2+(y-y1)2＝l2+(R+r)2上的点；
选取(x-x1)2+(y-y1)2＝l2+(R-r)2和(x-x1)2+(y-y1)2＝l2+(R+r)2中半径较小的圆作为第一盘旋圆的圆心坐标圆；以第二盘旋圆的圆心坐标为圆心，以第一盘旋圆的圆心坐标圆的半径与第一盘旋圆的半径之差为半径，画安全域圆；所述安全域圆构成飞机无动力情况下从机场跑道一端一边空滑迫降着陆的安全域。
2.根据权利要求1所述的一种基于飞机空滑迫降能力的安全试飞方法，其特征在于，假设飞机空滑迫降过程中着陆纵向下滑起始点的高度为h1，且距离机场跑道中心为l1，飞机在空滑迫降过程中航向调整起始点的高度和表速分别为h2和V，飞机表速对应的空滑比为k；飞机在空中停车后的空滑迫降过程中可利用的势能高度Δh＝h2-h1；假设飞机在空滑迫降时，盘旋一圈各自损失掉的高度分别为Δh1和Δh2；则飞机等速直线下滑的可用势能高度Δh′＝Δh-Δh1-Δh2；飞机等速直线下滑的水平飞行距离l＝k·Δh′。
3.根据权利要求1所述的一种基于飞机空滑迫降能力的安全试飞方法，其特征在于，所述飞机无动力空滑迫降过程包括稳定盘旋下降和等速直线下滑的飞行运动。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于飞机空滑迫降能力的安全试飞方法，其特征在于，同理得到飞机无动力情况下从机场跑道两端两边空滑迫降着陆的安全域。
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