基本介紹
- 中文名：防尾旋系統
- 外文名：Anti-spin systems
- 任務：了解飛機失速/尾旋機理
- 組成：機械、控制和顯示系統
- 反應速度：10m/s左右
- 繩長：15～30m
功能作用,組成,機械系統,控制和顯示系統,設計要求,研製試驗,
功能作用
反尾旋傘系統設計的首要工作就是要充分了解飛機失速/尾旋的運動機理，合理地預測具體飛機的尾旋運動特徵和模態參數，確定具體飛機可能出現的最危險的尾旋飛行狀態，由此確定反尾旋傘的參數以保證飛機從最危險的尾旋飛行狀態改出。為此首先要建立描述飛機尾旋運動以及反尾旋傘的動力學模型，以此為基礎才能進行反尾旋傘的總體設計。
大迎角試飛是一項風險極大的試飛科目，主要原因是：
(1)由於大迎角氣動特性的非線性和滯延性，風洞試驗和計算數據均可能偏差較大，而且大迎角的氣動特性對飛機構型也相當敏感，這些都使得對大迎角特性的理論預測和仿真試驗結論的可信度不如常規迎角飛行預測可信度高；
(2)大迎角試飛的風險還在於一個飛機一個樣，一種構型一個樣，因此很難以一種飛機的大迎角試飛經驗照搬到另一種飛機上。
(3)由於飛機處於一種失控狀態，留給飛行員處理的時間和空間受到極大約束，在這種環境下，試飛員心理壓力很大，這就可能使他判斷有誤，操縱欠妥。而飛機大迎角下的失控模態對試飛員的錯誤操縱又相當敏感，很有可能試飛員的操縱不但沒有改出尾旋狀態，反而加劇了飛機所處狀態的惡劣程度。這就更增大了該項目試飛的風險性。例如，某型號模型自由飛的結論是：該飛機有80°左右迎角的平尾旋，此時如果順尾旋方向壓桿，飛機立即改出；如果逆尾旋方向壓桿，尾旋偏轉速度可從50°/s到140°/s(換算到本機尺寸)，這是十分危險的狀態。
鑒於上述理由，大迎角試飛均應配置反尾旋裝置。其中反尾旋傘被認為是一種操縱方便、適應性強和穩定可靠的反尾旋裝置。一旦飛機進入失控狀態，試飛員又無法操縱改出，投放反尾旋傘是一種有效改出方法。例如，美國YF-16在試飛中意外進入深失速，試飛員無法用人工改出，採用反尾旋傘後，飛機立即恢復到可控飛行狀態。
反尾旋傘裝置在飛機尾後，有的飛機就在原飛機著陸傘的位置，只是傘的面積擴大，相應地支撐結構需加強。有些飛機索性利用著陸傘作為反尾旋傘，取決於結構和它的氣動效率。大部分飛機的反尾旋裝置需要有專門的安裝架，要求對飛機後機身結構加強。
組成
反尾旋系統是一個要求較高，結構較複雜的系統。反尾旋傘系統一般由以下幾部分組成。
機械系統
機械系統包括支撐構架、傘艙、傘袋和傘系統、射傘火箭、鎖鉤和釋放裝置、弱連線裝置等。
控制和顯示系統
控制和顯示系統包括電氣控制系統和座艙顯示系統。
反尾旋系統工作程式是：當飛機進入失控狀態後，飛機飛控系統的自動防尾旋模態如沒斷開，該系統應迫使飛機返回到可控狀態；如果飛機自動改出控制失效(由於系統失效或動壓過低)，試飛員將採用直接鏈模態人工改出，如“平、中、順”和搖桿等方法；如果試飛員人工改出無效，試飛員按壓放傘開關，射傘火箭點火，拖動傘袋離開傘艙，傘袋自動脫離，在氣流作用下傘打開。傘張開後形成的氣動力矩一方面迫使飛機低頭，另一方面制止飛機偏轉。當飛機停止偏轉，迎角減小，飛機恢復至可控狀態後，試飛員按壓拋傘按鈕，鎖鉤和釋放機構工作，將傘拋掉。拋傘應有餘度措施，確保拋傘可靠性。如果機載措施無法拋傘，最終可用飛機加速飛行，拉斷傘繩弱連線部分，強制將傘拋掉。
應該指出的是，為了保證系統工作可靠，電氣系統、控制開關、電源、分離裝置等都應有餘度設計。飛機座艙的顯控部分除了採取余度措施外，還應充分考慮人素工程，顯示信息既要充分又要明晰，試飛員操縱既要方便易達，還要防止在特殊環境中出錯。
設計要求
反尾旋傘傘艙的空間定位非常重要，安裝支架不能與飛機後機身相干涉，而且不影響發動機拆裝維護；傘艙位置還要考慮周圍的溫度場，不能受發動機排氣溫度影響；傘艙位置還要考慮開傘後，旋轉運動中的傘繩不能碰到垂尾，一般要求傘繩拉直後，在機身縱向對稱平面內，與機身縱軸的後視角度大於90°。
反尾旋傘的面積和繩長也非常重要，它應該通過計算、吹風或模型自由飛改尾旋來選擇確定。對於現代飛機來說，通常其阻力傘面積為15～30m2；繩長為￡=15～30m。
對於射傘火箭的推力也有嚴格要求，通常應保證射傘後到傘繩完全拉直時，傘艙相對飛機的運動速度應為10m/s左右。
對於新機大迎角試飛必須研製和安裝反尾旋裝置，當前普遍採用的是反尾旋傘。對反尾旋傘的使用要求是：
(1)系統工作可靠，並按照使用說明定期檢查維護；
(2)應進行充分的地面試驗，包括安裝到飛機後的地面滑行拋放傘試驗；
(3)大迎角試飛前應進行空中拋放傘試飛；
(4)應該對反尾旋傘效果進行模型自由飛驗證；
(5)應該在地面飛行模擬器上，驗證使用反尾旋傘的功能和性能及其改尾旋效果，培訓試飛員；
(6)在飛機上應給試飛員提供足夠明顯的反尾旋傘工作狀態顯示；
(7)反尾旋傘的操縱開關應該可靠、方便並不易誤操縱。
(8)反尾旋傘安裝位置特別重要，既要保證射傘和拖傘過程中不被尾噴口高熱燒斷，又要保證尾旋過程中，傘和傘繩不纏繞飛機結構。
研製試驗
反尾旋傘研製中充分的試驗極為重要，這些試驗應該包括：
1、方案選擇試驗，即通過風洞吹風、模型自由飛和地面飛行品質模擬試驗確定反尾旋傘的面積和繩長；
2、部件和子系統試驗，通過投放和帶飛測定傘的阻力和載荷；通過地麵點火試驗檢驗火箭推力和作用時間；通過地面試驗確定爆炸分離螺栓工作可靠性，等等；
3、車載系統試驗，將整個試驗系統安裝在汽車上進行跑車試驗，測定火箭推力特性、發射軌跡，開/拋傘可靠性等；
4、機載靜態試驗，在飛機靜止狀態下，試驗射傘和拋傘性能；
5、地面滑行試驗，在飛機以一定速度，如200km/h的滑行條件下，試驗射傘、開傘和拋傘性能；
6、空中平飛放傘，在平飛條件下，試驗射傘、開傘、拋傘性能，以及在平飛條件下對飛機回響的影響。
通過這些試驗後，反尾旋傘即可投入使用，開展大迎角特性試飛。由於改裝反尾旋傘之後，飛機重心、慣量和慣矩，甚至氣動特性都有一定的變化。大迎角試飛應進行吹風和仿真試驗，估算相對原機動態特性的變化。在帶反尾旋傘的大迎角試飛完成之後，還應該去掉反尾旋傘安裝支架重複大迎角試飛，以檢驗帶尾旋傘時大迎角試飛結果的正確性和有效性。當然不必完全重複所有試飛內容，只要證明攜帶反尾旋傘裝置的飛機與不帶反尾旋傘裝置的飛機在大迎角特性方面沒有本質變化即可，以避免過多試飛成本支出。
