通用飞机结冰适航验证关键技术及工程应用

发表时间:2018/7/12   来源:《新材料.新装饰》2018年2月上   作者:张明任
[导读] 本文即以此为出发点,对通用飞机结冰适航验证过程中的主要技术与应用进行分析。

(哈尔滨通用飞机工业集团有限责任公司,黑龙江 哈尔滨 150066)
摘要:飞机结冰适航验证技术的应用是确保飞机能够在结冰环境下安全运行的重要基础,因此该技术应用的各项指标均需要严格依据适航当局相关规定加以严格验证,尤其是相比于大型运输类飞机,通用飞机此方面技术往往需要达到更高的指标。本文即以此为出发点,对通用飞机结冰适航验证过程中的主要技术与应用进行分析。
关键词:通用飞机;结冰适航;验证技术;工程应用

 
        前言
       关于保证飞机安全性的重要意义毋庸置疑,然而飞机作为一个庞大的运输工具,所有技术指标都至关重要,任何安全隐患都可能会造成难以估量的巨大损失。在诸多安全风险因素当中,飞机结冰实为重要因素之一。对于飞机结冰适航指标,美国FAA对通用飞机有着专门的规定,要求防冰等级需要达到FAR23.1419指标。近年来随着航空领域适航技术的全速发展以及人们对飞行安全的越发重视,FAR23得以被不断修订,确保关键技术水平的不断提升以进一步强化工程应用的安全性极具重大现实意义。
       1 结冰数值模拟技术及工程应用
       相比于其他技术而言,结冰数值模拟技术的发展进程以目前来看处于领先水平,国际诸多发达国家均纷纷创新结冰数值模拟专用软件,在工程领域中的应用范围正在不断扩大,并且取得了较为一致的认同。尽管该技术发展至今前景良好,但依然存在着一定程度的限制性。比如FAR25附录C条款当中提出,飞机的连续最大和间断最大大气结冰过程极其复杂,要想使飞机独立开启防冰系统又会进一步加剧防护部位的结冰,因此,包括周期冰、溢流冰、残留冰等其他冰形的预测技术尚整体处于起步阶段,工程应用实践至今未能全面展开。实践层面,该技术的应用作用和效果已经被FAA所认同,但需要相关软件供应主体出示适航验证结果相关数据,只有确保所得数据介于安全范围内,才能证实结果可信,即才能证明该技术结果的准确性。
       2 结冰风洞试验技术及工程应用
       通用飞机结冰适航验证过程中会涉及到前文所述的诸多冰形的生成,包括周期冰、溢流冰、残留冰等,对于不同种类的冰形都需要在防冰系统启动之前开展适航验证,确保验证技术能够符合飞行特性的临界值,目的在于为了确保相关数据能够符合标准。现如今,FAR25部附录C当中的对结冰条件下未能对表面冰形进行防护的技术已有了一定的进步,适用性较强。但局限性在于并没能精确地模拟启动前的冰形。在诸多技术当中,结冰风洞试验技术的优势主要体现于成本方面,尤其是更不容易受到试验环境的干扰,即便试验环境再恶劣,都能够最大程度保证结果的精确性。不足在于,试验段的截面面积有限,一旦试验件的尺寸过大,那么即会限制到模拟试验的应用,从而也就无法确保结果的精确性。从工程应用范围来看,目前已经较为全面地包括除了防冰系统启动之前的其他冰形。



       3 带模拟冰形的干空气飞行试验技术及工程应用
       此领域的试验技术为目前飞机结冰适航验证过程中的必备环节,此环节的试验目的在于以FAR23.1419a相关条款的规定对通用飞机相关指标的判断,该指标即是前文提到的FAR25部附录C当中的规定,需要保证其能够完全满足甚至要高于FAR23部B章的具体要求。该技术在工程应用当中的要求在于,需要采用临界冰形加以验证,具体要求包括两个方面,一方面是在飞行阶段需要明确结冰的类型,如起飞、爬升、巡航以及待机、进场和着陆等各个阶段;另一方面需要充分顾及到冰形的具体特征,包括启动前冰、周期冰、溢流冰、残留冰等。问题在于,目前FAA并没有对具体冰形对应的验证技术方式给予明确规定,因此为了保证适航验证能力的提升,有必要将FAR23部B章的不同内容逐一对应验证冰形的差异性而创新优化组合方案。而至于该试验技术的工程应用,目前已有的研究成果并不多,是否能够在通用飞机领域当中具有相当的普适性依然有待进一步验证。
       4 自然结冰飞行试验技术及工程应用
       通用飞机结冰适航验证技术的应用,根本目标即在于能够确保飞机飞行过程中能够完全使用自然结冰状况,如此才能确保飞机飞行的安全性。为此,自然结冰飞行试验技术的工程应用实为不可或缺的重要流程,同时也是飞机结冰适航验证技术的最终应用环节,只有通过了此环节的技术验证,才能保证飞机的动力系统、防冰系统甚至于操纵系统具有应有的适航能力。现实层面,对于申请人而言,自然结冰飞行试验往往是最艰巨的一项任务,通常情况下适航条款仅仅会给出试飞检查验证的综合化要求,具体试验过程中需要申请人根据项目的不同情况进一步细化分解执行,一方面要通过对飞机主体的必要改装确保各项测量参数的准确性和可信度;另一方面还要注意在此阶段适航过程中有很大概率需要面临多次遭遇结冰云问题,也只有通过FAR25部附录C的规定才能通过适航验证,因此需要申请人能够合理选择试飞时节与区域,需要保证满足连续最大大气结冰条件。
       5 总结
       综上所述,现如今美国FAA针对通用飞机结冰适航验证技术正在不断提高相关标准,综合此领域的关键技术与工程应用现状而言,整体取得了良好的进展。随着一系列创新技术的普及应用,飞机结冰适航验证水平亦会在未来不断提高,尽管如此,结冰适航验证标准的进一步提升实为必然趋势,需要相关领域不断深化对更高效防冰设计技术的研究,以此最大程度确保飞机结冰适航能力,提高通用飞机的安全性能。
参考文献
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