變穩定性飛機

變穩定性飛機是能在較大範圍內改變飛行控制系統參數，模擬特定飛機操縱和穩定性的飛機，又稱空中飛行模擬器。它是能藉助自動控制系統改變基本飛機的操穩特性以進行飛行品質研究的試驗機。

基本介紹

• 中文名：變穩定性飛機
• 外文名：variable stability airplane
• 套用領域：航空航天
• 首飛時間：1988年11月

機型性能

變穩定性飛機variable stabilityairplane，一般用現有飛機改裝而成，主要是加裝參數可調飛行控制系統和附加操縱面。由於有較大的參數調整範圍，它比用普通飛機試飛有更大的靈活性。

變穩定性飛機是可以任意改變穩定性的飛機，可模擬各種飛機的飛行品質，也叫做空中模擬機。前艙屬於電傳操縱系統，後艙保持原有的機械操縱系統。變穩定性飛機的飛行環境比地面模擬器的更加接近於真實。由於有較大的參數調整範圍，它比用普通飛機試飛有更大的靈活性。

設計原理

變穩定性飛機一般是在一種雙座常規飛機的基礎上，經過改裝使之能復現被模擬飛機及系統的靜、動態特性的試驗機。它一般裝有兩套作業系統，一套是基本飛機的操縱系統，由安全駕駛員使用，另一套是具有電傳操縱的變穩系統(包括氣動變穩系統和可變人工感覺系統)。這套系統可藉助飛行參數感測器、計算機以及各操縱面等伺服作動器，根據飛行參數變化來改變飛機的操縱回響和人工感覺系統的特性，供駕駛員試驗和評定各相應狀態的飛行品質。如果試驗機出現故障或被模擬的飛機出現不可操縱特性，安全駕駛員可斷開變穩系統而恢復成常規操縱飛機。

變形又稱形變。物體受載時，其形狀和尺寸的改變。從物理學的角度來說，即物體中任何兩個質點相對位置的變化。物體變形引起的尺寸變化量與原有尺寸之比值，稱為“相對變形”或者應變。變形有拉伸、壓縮、剪下、彎曲、扭轉等多種形式，以及不同形式的組合。當物體受載變形，卸載後能恢復原來形狀而無殘餘變形，此種變形稱彈性變形。反之，卸載後，物體不能完全恢復到原來形狀，殘留不可恢復的變形，此時稱物體產生了塑性變形。

歷史發展

變穩定性飛機

20世紀40年代末，美國最早在變穩定性飛機上系統地研究飛機飛行品質。60年代各航空先進國家都先後建造了變穩定性飛機並把它作為一種重要的研究工具。

20世紀70年代末，中國開始進行電傳和主動控制技術的研究工作，以國產超音速殲擊機殲教6為驗證機進行了單軸仿真式數字式電傳和主動控制技術的開發與飛行驗證，該驗證機稱為BW-1。這架飛機是中國首架採用計算機控制的飛機，即不再用機械操縱桿，而採用純數字式電傳操縱系統，後來BW-1變穩機獲得了1990年國家科技進步一等獎。

1988年11月，BW-1縱向變穩定性飛機首飛，它是中國第一架空中飛行仿真試驗研究機，由殲教-6改裝。

1989年9月28日殲教6變穩飛機順利完成全部死循環試驗試飛，開創了中國飛行品質、飛行控制技術研究的新領域。該機主要用於試驗數字電傳操縱系統。BW－l技術含量高，對後續飛機的意義非常大，相當於跨了一代。但這架飛機是單軸變穩機，只能實現縱向俯仰方向的電傳操縱，其它方向上還是機械操縱。也就是說，這架飛機還是技術驗證機，不能投入實用，許多真正的空中仿真它還難以承擔。

結構配置

機身

採用電傳操縱，但原操縱系統仍然保留，作為備用系統。參數可調飛行控制系統由兩部分組成：

①模擬操縱感覺的系統，其中包括駕駛桿（腳蹬）力的感測器、計算機、電氣液壓隨動機構等；

②空氣動力飛行控制系統，其中包括飛機運動參數感測器(如迎角、過載感測器等)、計算機、舵機、操縱面（包括產生直接升力和側力的附加操縱面）等。

飛行試驗人員通過空氣動力飛行控制系統可以模擬特定飛機6個自由度的運動情況。

操縱

它一般裝有兩套作業系統，一套是基本飛機的操縱系統，由安全駕駛員使用；另一套是具有電傳操縱的變穩系統（包括氣動變穩系統和可變人工感覺系統）。這套系統可藉助飛行參數感測器、計算機以及各操縱面等伺服作動器，根據飛行參數變化來改變飛機的操縱回響和人工感覺系統的特性，供駕駛員試驗和評定各相應狀態的飛行品質。如果試驗機出現故障或被模擬的飛機出現不可操縱特性，安全駕駛員可斷開變穩系統而恢復成常規操縱飛機。

套用領域

現代飛機飛行速度和高度範圍不斷擴大，先進的飛行控制系統日益複雜，要求飛機能完成的飛行任務又多種多樣，如何保證新機在大多數飛行狀態下都能具有可接受的飛行品質，是新機研製者必須解決的問題。變穩定性飛機就是研究解決這個問題的良好工具。

變穩定性飛機一般是在一種雙座常規飛機的基礎上，經過改裝使之能復現被模擬飛機及系統的靜、動態特性的試驗機。變穩定性飛機適用於：

變穩定性飛機

①研究有人駕駛飛機的飛行品質，為制定飛行品質規範提供依據；

②在設計中模擬飛機設計方案的飛行品質，從中發現問題，以便及時改進設計；

③研究新的飛行控制系統；

④在新機製造出來之前模擬其特性以訓練新機駕駛員；

⑤校核地面模擬器的試驗結果。

試飛資料

軍機試飛：主要包括型號試飛和科研試飛。型號試飛又分為調整試飛和定型試飛，科研試飛又包括預研試飛和演示驗證試飛。

試飛員：飛行試驗的直接執行者和監控者，也是試飛結果和結論最重要的裁決者。從某種意義上說，試飛的成敗在很大程度上取決於試飛員。

變穩飛機：全稱為變穩定性研究飛機，是可以任意改變穩定性的飛機。

電傳系統：由具備綜合航空電子系統的計算機控制飛機，能夠讓飛行員實現無憂慮操縱，使飛行員把更多的注意力集中在作戰上。

失速尾旋：飛機在正常狀態飛行中，因為氣流的干擾或其他原因突然上仰，而且超過了臨界迎角，飛機便會突然失去速度，造成缺少足夠的升力，無法保持正常的飛行狀態,形成可怕的難以控制的自轉。此時，飛機又會在重力的作用下，一邊自轉，一邊不自由地沿小半徑的螺旋線下降，這種危險的飛行狀態就是失速尾旋。世界航空史上戰機的大迎角失事，約90%都是進入失速尾旋造成的。

眼鏡蛇機動：飛機超級機動動作。在蘇－27飛行試驗中，首席試飛員普加喬夫在做大迎角飛行試驗時,有意關閉了飛機的迎角限制器，使他驚奇的是，當他拉桿使飛機迎角達到60°至70°時，飛機仍能穩定飛行。驚訝之餘，他拉住駕駛桿不放，飛機的迎角居然達到了115°並隨後自動恢復,在5秒內空速由400km/h降到了150km/h。由於這一動作酷似眼鏡蛇窺敵待擊並由普加喬夫首創，故稱為“普加喬夫眼鏡蛇機動”。

低空大錶速試飛：是在1000米左右的低空，用飛機的最大速度進行飛行，檢驗飛機的結構強度和顫震特性與設計指標的符合性。該項試飛極其危險，李中華曾創造了我國戰機最大飛行錶速紀錄。

型號舉例

F6F地獄貓戰鬥機

第一架變穩定性飛機是螺旋槳驅動的F6F。F6F地獄貓戰鬥機，是第二次世界大戰服役於美國海軍的艦載機。F6F在內部結構與裝備上，比起舊式F4F野貓(Wildcat)更為先進，但外觀上除了機體更大以外，卻所差無幾，故此也被戲稱為“野貓的大哥”（Wildcat's big brother）。F6F總共生產了12275架，而當中的11000架是在兩年之間建造的。而最後一架F6F則於1945年11月交付。直到今日仍有不少F6F存放於世界各地博物館，部分更能夠飛行。

BW-1

BW-1是中國第一架電傳操縱變穩型空中試驗機，實際上就是電傳系統的試驗機，由殲6改裝而成，試飛基地編號：008。它使我國的戰機從機械操縱向電子操縱轉化有了可靠的空中試驗手段。

BW-1變穩飛機是我國第一架完全靠自己力量研製的縱向飛行模擬器，它是由殲教6飛機改裝而成，外形與殲教6若別不大。BW-1變穩飛在機身下部加了一個機腹設備艙。飛機上加裝了數字式全許可權可變增強型電傳操縱系統、電液伺服人感系統、目標跟蹤和顯示系統和機載測控保全系統設備。