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第1部分 性能飞行试验3

第1章 绪论3

1.1 飞行试验介绍3

1.2 飞行试验的种类3

1.3 飞行试验的顺序4

1.4 飞行试验计划4

1.4.1 试验项目计划4

1.4.2 单次飞行计划5

1.4.3 飞行数据卡5

1.5 规范与要求的管理6

1.5.1 FAA条例7

1.5.2 FAA飞行试验指导7

1.5.3 其他要求8

1.6 大气8

1.6.1 标准大气9

1.6.2 大气变量9

1.7 飞机的重量和重心11

1.7.1 称重与配重方法11

1.7.2 测试中重量和重心的要求12

1.7.3 如何确定和使用平均气动弦长12

1.8 飞行测试的公差14

参考文献15

第2章 减少飞行试验数据误差的方法17

2.1 简介17

2.2 误差的来源及大小17

2.2.1 仪器误差17

2.2.2 飞行速度误差与高度误差18

2.2.3 读数误差或分辨误差19

2.2.4 大气环境导致的误差19

2.2.5 由驾驶员技术导致的误差19

2.2.6 不准确的推力或功率设置导致的误差19

2.2.7 控制系统内的摩擦力或迟滞导致的误差19

2.3 避免和减小误差20

2.3.1 仪器校正20

2.3.2 样本量大小20

2.3.3 避免读数误差的方法20

2.3.4 降低大气误差20

2.3.5 减小由驾驶员技术导致的误差21

2.3.6 减小由不精确的推力和功率测量导致的误差21

2.3.7 减小摩擦力误差21

2.4 误差分析21

2.4.1 一致性试验22

2.4.2 理论验证试验22

2.4.3 相关性试验22

参考文献23

第3章 空速系统理论和校准方法25

3.1 简介25

3.2 联邦航空局条例25

3.2.1 民用航空条例3.663空速显示系统25

3.2.2 民用航空条例3.665静通气孔系统25

3.2.3 联邦航空条例23.1323空速显示系统25

3.2.4 联邦航空条例23.1325静压系统26

3.2.5 咨询通告23-8A26

3.3 空速系统理论26

3.4 位置误差27

3.5 延迟误差28

3.6 高度计位置误差28

3.7 飞行校准方法29

3.7.1 航线速度方法29

3.7.2 塔台测试方法30

3.7.3 标准机同步飞行方法30

3.7.4 雷达方法30

3.7.5 机上参照方法31

3.7.6 GPS方法31

3.8 温度探测计校准31

参考文献32

第4章 失速速度的测量33

4.1 引言33

4.2 联邦航空局条例33

4.2.1 民用航空手册要求333

4.2.2 联邦航空条例第23部34

4.3 失速理论35

4.3.1 二维因素35

4.3.2 三维因素37

4.4 飞机载荷39

4.5 安全考虑因素40

4.6 飞行测试方法40

4.6.1 配平空速40

4.6.2 动力设置40

4.6.3 减速速率41

4.6.4 定义失速41

4.6.5 静态样本41

4.7 数据简化方法41

4.7.1 重量修正41

4.7.2 减速速度修正41

4.7.3 重心位置修正42

4.7.4 平均修正数据42

参考文献42

第5章 飞行中的发动机推力测定44

5.1 简介44

5.2 飞行中内燃机的动力测量44

5.2.1 扭矩表方法44

5.2.2 发动机推力表法45

5.2.3 燃油流量法48

5.3 安装马力损失及其如何影响推力测量48

5.3.1 进气系统损失48

5.3.2 排气系统损失49

5.3.3 附件损失49

5.3.4 冷却损失49

5.4 推力修正49

5.4.1 高度修正49

5.4.2 非标准温度修正49

5.4.3 湿度修正50

5.4.4 全油门修正50

5.4.5 在总压一定时由涡轮转速和背压引起的推力修正50

5.5 临界高度50

参考文献51

第6章 螺旋桨理论52

6.1 引言52

6.2 螺旋桨理论52

6.2.1 动力理论52

6.2.2 桨叶剖面理论53

6.3 螺旋桨特性图55

6.4 定常速度或可控的螺旋桨55

6.5 活性因素55

6.6 螺旋桨噪声56

参考文献56

第7章 飞行中的喷气推力测量57

7.1 简介57

7.2 基本理论57

7.3 飞行推力测试方法59

7.3.1 喷气流测量法59

7.3.2 发动机手册数据59

7.3.3 风洞测量59

7.3.4 爬升性能方法60

参考文献60

第8章 平飞性能理论61

8.1 导论61

8.2 需用推力61

8.3 需用推力中变量的影响62

8.3.1 重力的影响62

8.3.2 空气密度的影响63

8.4 需用功率63

8.5 需用功率曲线中变量的影响64

8.5.1 重力的影响64

8.5.2 密度的影响64

8.6 高马赫数的影响65

8.7 可用推力或功率65

参考文献66

第9章 螺旋桨飞机平飞性能飞行试验和数据简化方法67

9.1 导论67

9.2 联邦航空局的要求67

9.3 PIW-VIW方法67

9.4 飞行试验方法68

9.4.1 定速螺旋桨飞机的试验方法68

9.4.2 定螺距螺旋桨飞机的试验方法69

9.5 简化观察到的数据69

9.5.1 定速螺旋桨69

9.5.2 PIW对VIW的标准化70

9.5.3 定螺距螺旋桨71

9.6 扩展观察到的数据72

9.6.1 定速螺旋桨飞机数据扩展72

9.6.2 定螺距螺旋桨飞机数据扩展75

参考文献77

第10章 喷气式飞机的平飞性能78

10.1 导论78

10.2 相关理论78

10.3 飞行试验技术81

10.4 数据简化82

参考文献83

第11章 航程和续航时间84

11.1 导论84

11.2 航程——螺旋桨飞机85

11.2.1 螺旋桨飞机航程理论85

11.2.2 普通的吸气往复式发动机86

11.2.3 涡轮增压往复式发动机88

11.2.4 涡轮螺旋桨发动机88

11.3 航程——喷气式飞机89

11.4 风对航程的影响92

11.5 续航时间——螺旋桨飞机93

11.6 续航时间——喷气式飞机94

参考文献95

第12章 爬升性能理论96

12.1 导论96

12.2 爬升理论96

12.2.1 矢量方法96

12.2.2 能量方法100

参考文献100

第13章 爬升性能数据简化和扩展方法102

13.1 简介102

13.2 联邦航空局条例102

13.2.1 民用航空条例102

13.2.2 联邦航空条例第23部103

13.2.3 咨询通告23-8A103

13.3 测试方法104

13.3.1 稳定爬升104

13.3.2 带有惯性导航系统的单向爬升106

13.4 稳定爬升的数据缩减方法106

13.5 数据扩展法113

参考文献116

第14章 飞行性能测试的能量法118

14.1 简介118

14.2 理论118

14.3 爬升性能的应用120

14.4 能量法的其他应用120

14.5 水平加速飞行试验方法123

参考文献123

第15章 盘旋性能124

15.1 简介124

15.2 飞机水平盘旋时的受力情况124

15.3 盘旋性能限制125

15.3.1 推力和阻力限制126

15.3.2 CLmax限制126

15.3.3 结构限制127

15.4 飞行试验方法127

15.4.1 起飞前的程序127

15.4.2 数据采集127

15.4.3 数据简化127

15.4.4 规范化128

参考文献129

第16章 飞行中阻力的测定方法130

16.1 简介130

16.2 速能法130

16.3 顺桨下沉或滑行曲线132

16.3.1 联邦航空局要求132

16.3.2 理论132

16.4 阻力增量法134

16.5 功率增量法134

参考文献135

第17章 动力增升飞机的空速—航迹角性能方法136

17.1 简介136

17.2 V—γ方法136

参考文献140

第18章 起飞和着陆理论及方法143

18.1 简介143

18.2 联邦航空局条例143

18.2.1 民用航空条例3.84起飞143

18.2.2 CAR 3.84a起飞要求——重量不大于6000lb的飞机144

18.2.3 CAR 3.86着陆144

18.2.4 CAR 3.87着陆要求——重量不大于6000lb的飞机144

18.2.5 FAR第23部起飞144

18.2.6 FAR第23.73部参考着陆进场速度144

18.2.7 FAR第23.75部着陆距离145

18.2.8 咨询通告23-8A145

18.2.9 咨询通告23-15145

18.3 理论145

18.3.1 起飞145

18.3.2 着陆148

18.4 试验方法148

18.4.1 观测杆方法148

18.4.2 航线式相机法148

18.4.3 电影经纬仪方法150

18.4.4 机体经纬仪法150

18.4.5 Del Norte Trisponder方法150

18.5 试验程序152

18.5.1 起飞152

18.5.2 着陆152

18.6 数据简化152

18.6.1 起飞152

18.6.2 着陆156

18.7 中断起飞距离156

参考文献161

第2部分 稳定性和操纵性飞行试验165

第19章 稳定性和操纵性的飞行试验简介165

19.1 简介165

19.2 条例165

19.3 参考坐标系165

19.4 稳定性和操纵性的定义166

19.4.1 静稳定性166

19.4.2 动稳定性166

19.4.3 配平167

19.4.4 操纵性168

19.5 飞机重心包线与稳定性和操纵性之间的关系169

19.6 操纵系统特征170

19.6.1 操纵系统摩擦170

19.6.2 操纵系统起动力170

19.6.3 操纵系统传动装置170

参考文献170

第20章 纵向静稳定性理论171

20.1 简介171

20.2 握杆纵向静稳定性171

20.3 纵向操纵175

20.4 升降舵位置稳定性177

20.5 松杆纵向稳定性178

20.6 操纵力稳定性179

20.7 不可逆操纵系统的松杆纵向静稳定性181

参考文献181

第21章 纵向静稳定性的飞行试验方法182

21.1 简介182

21.2 联邦航空管理条例182

21.2.1 民用航空条例3182

21.2.2 联邦航空条例第23部182

21.2.3 咨询通告23-8A183

21.3 握杆中性点的确定方法183

21.4 松杆中性点的确定方法183

21.5 确定中性点的飞行试验方法188

21.6 其他纵向静稳定性试验189

21.6.1 速度稳定性189

21.6.2 飞行轨迹稳定性190

参考文献191

第22章 纵向动稳定性理论192

22.1 简介192

22.2 理论193

22.3 长周期或长周期振荡模态194

22.4 短周期模态197

22.5 升降舵短周期运动200

参考文献200

第23章 纵向动稳定性飞行试验方法与数据简化201

23.1 简介201

23.2 联邦航空局条例201

23.2.1 民用航空条例3201

23.2.2 联邦航空条例第23部201

23.2.3 咨询通告23-8A201

23.3 评估长周期振荡的飞行试验方法202

23.4 长周期模态数据简化202

23.5 短周期飞行测试法203

23.5.1 飞机短周期模态204

23.5.2 升降舵短周期模态205

23.6 短周期模态数据缩减205

参考文献206

第24章 纵向机动稳定性理论207

24.1 简介207

24.2 升降舵位置机动稳定性208

24.3 杆力机动稳定性210

24.3.1 杆力机动稳定性——可逆操纵系统211

24.3.2 杆力机动稳定性——不可逆操纵系统212

24.4 压缩性影响213

参考文献213

第25章 机动稳定性的飞行试验方法和数据简化214

25.1 简介214

25.2 联邦航空局条例214

25.2.1 联邦航空条例第23.155部机动作业时的升降舵控制力214

25.2.2 咨询通告23-8A214

25.3 驾驶员主观评估215

25.4 定量评估的飞行试验方法216

25.4.1 稳定拉起216

25.4.2 稳定进入俯冲216

25.4.3 带推力盘旋（缓慢改变g法）217

25.4.4 匀速盘旋（固定g法）217

25.4.5 常g法217

25.5 数据简化技术217

参考文献219

第26章 纵向操纵和配平原理及飞行试验方法220

26.1 引言220

26.2 联邦航空局条例220

26.2.1 民用航空条例3221

26.2.2 联邦航空条例第23部222

26.2.3 咨询通告23-8A222

26.3 纵向操纵223

26.4 纵向配平224

参考文献227

第27章 提高纵向稳定性和操纵性的方法229

27.1 引言229

27.2 操纵系统调校机构229

27.2.1 驾驶杆回中弹簧229

27.2.2 升降舵下偏弹簧230

27.2.3 配重230

27.2.4 弹簧配重组合231

27.3 升降舵补偿片232

27.3.1 补偿片232

27.3.2 伺服片232

27.3.3 弹簧补偿片233

27.3.4 弹簧加载补偿片234

27.4 空气动力补偿234

27.4.1 凸出翼或铰轴后置补偿235

27.4.2 凸角补偿235

27.4.3 弹性密封的内补偿236

27.4.4 钝式后缘或光滑后缘236

27.4.5 斜边式后缘237

参考文献237

第28章 横侧稳定性原理和飞行试验方法238

28.1 引言238

28.2 联邦航空局条例238

28.2.1 民用航空条例3238

28.2.2 联邦航空条例第23部239

28.2.3 咨询通告23-8A239

28.3 原理240

28.4 航向稳定性241

28.5 横向稳定性242

28.6 侧力245

28.7 横侧松杆稳定性245

28.8 飞行试验方法247

28.8.1 定常侧滑直线飞行247

28.8.2 FAA横向和航向方法247

参考文献249

第29章 横侧动稳定性原理和飞行试验方法250

29.1 引言250

29.2 联邦航空局条例250

29.2.1 民用航空条例3250

29.2.2 联邦航空条例第23部250

29.2.3 咨询通告23-8A250

29.3 原理251

29.4 螺旋模态252

29.5 滚转模态253

29.6 荷兰滚模态253

29.7 横侧运动参数对横侧动稳定性的影响254

29.8 评价横侧动稳定性的飞行试验方法256

参考文献258

第30章 横向操纵能力（滚转性能）259

30.1 引言259

30.2 联邦航空局条例259

30.2.1 联邦航空条例第23部259

30.2.2 咨询通告23-8A260

30.3 单自由度滚转响应260

30.4 不同参数对滚转性能的影响262

30.4.1 横向操纵偏度262

30.4.2 滚转转动惯量263

30.4.3 高度264

30.4.4 速度265

30.5 实际情况下的横向操纵266

30.5.1 荷兰滚影响266

30.5.2 滚转耦合影响267

30.5.3 气动弹性影响268

30.6 滚转操纵的其他方法269

参考文献270

第31章 航向操纵271

31.1 引言271

31.2 联邦航空局条例271

31.2.1 民用航空条例3271

31.2.2 联邦航空条例第23部272

31.2.3 咨询通告23-8A272

31.3 航向操纵——单发动机飞机274

31.4 航向操纵——多发动机飞机274

31.5 确定CNδr的方法279

参考文献282

第32章 飞行品质284

32.1 引言284

32.2 联邦航空局条例284

32.3 库珀－哈珀驾驶员等级尺度表284

32.4 飞行品质的等级285

32.5 飞行试验步骤286

32.5.1 设计试验286

32.5.2 预备飞行指令286

32.5.3 进行试验286

32.5.4 飞行后询问情况286

32.5.5 评价结果286

参考文献287

第3部分 危险性飞行试验291

第33章 失速特性291

33.1 引言291

33.2 联邦航空局条例291

33.2.1 民用航空条例3291

33.2.2 联邦航空条例第23部292

33.2.3 咨询通告23-8A294

33.3 失速特性理论295

33.4 飞机装载295

33.5 安全因素296

33.5.1 紧急出口296

33.5.2 失速改出伞296

33.5.3 单人装备296

33.5.4 最低试验高度296

33.5.5 伴随机296

33.6 飞行试验方法296

33.6.1 飞机试验构型296

33.6.2 配平空速297

33.6.3 动力设置297

33.6.4 减速速率297

33.6.5 操纵方法297

33.6.6 失速告警298

33.6.7 定义失速298

33.6.8 改出技术298

33.7 数据规定298

33.8 潜在的问题299

33.8.1 机翼下沉或机翼自动倾斜299

33.8.2 进入深失速或自动抬头299

33.9 问题调整299

33.9.1 失速条299

33.9.2 翼刀301

33.9.3 下偏前缘301

33.9.4 固定式辅助水平安定面302

33.9.5 电力机械调整302

参考文献302

第34章 飞机尾旋试验304

34.1 引言304

34.1.1 尾旋定义304

34.1.2 尾旋种类304

34.1.3 尾旋模态305

34.2 联邦航空局条例305

34.2.1 民用航空条例3.124尾旋305

34.2.2 联邦航空条例23.221尾旋306

34.2.3 咨询通告23-8A第8部分第100节尾旋307

34.2.4 咨询通告23-15309

34.3 尾旋理论310

34.3.1 引起自旋的因素310

34.3.2 飞机的转动惯量效应312

34.3.3 尾翼效应313

34.3.4 机身效应315

34.3.5 机翼的贡献319

34.3.6 高度的影响320

34.3.7 动力、起落架和襟翼的影响321

34.3.8 重心位置的影响321

34.4 尾旋试验计划322

34.4.1 尾旋改出伞和其他改出装置322

34.4.2 飞机的逃生计划323

34.4.3 伴随机325

34.4.4 仪表设备325

34.4.5 操纵偏度和关键的公差325

34.4.6 重量和重心位置325

34.5 飞行试验方法326

34.5.1 飞行前讲解326

34.5.2 常规种类的尾旋矩阵326

34.5.3 特技种类的尾旋矩阵326

34.5.4 进行试验326

参考文献330

第35章 颤振、振动和抖振的俯冲试验333

35.1 引言333

35.2 联邦航空局条例333

35.2.1 民用航空条例3333

35.2.2 联邦航空条例第23部333

35.2.3 咨询通告23-8A334

35.2.4 咨询通告23.629-1A335

35.3 气动弹性理论335

35.3.1 操纵反效335

35.3.2 发散335

35.3.3 颤振335

35.4 安全考虑337

35.4.1 个人应急装备337

35.4.2 飞机出口338

35.4.3 最低安全试验高度338

35.4.4 紧急程序338

35.4.5 伴随机338

35.4.6 地面工作人员338

35.4.7 弹道降落伞339

35.5 仪表设备339

35.6 飞行试验方法339

35.6.1 逐次增加技术340

35.6.2 问题应对方法340

35.7 数据分析340

参考文献341