AIAA航空航天技术丛书 固定翼飞机飞行试验PDF电子书下载

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23-8A 26

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3 33

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23-8A 103

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23-8A 145

18.2.9 咨询通告23-15 145

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3 182

21.2.2 联邦航空条例第23部 182

21.2.3 咨询通告23-8A 183

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3 201

23.2.2 联邦航空条例第23部 201

23.2.3 咨询通告23-8A 201

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23-8A 214

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3 221

26.2.2 联邦航空条例第23部 222

26.2.3 咨询通告23-8A 222

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3 238

28.2.2 联邦航空条例第23部 239

28.2.3 咨询通告23-8A 239

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3 250

29.2.2 联邦航空条例第23部 250

29.2.3 咨询通告23-8A 250

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23-8A 260

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3 271

31.2.2 联邦航空条例第23部 272

31.2.3 咨询通告23-8A 272

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3 291

33.2.2 联邦航空条例第23部 292

33.2.3 咨询通告23-8A 294

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23-15 309

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3 333

35.2.2 联邦航空条例第23部 333

35.2.3 咨询通告23-8A 334

35.2.4 咨询通告23.629-1A 335

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