CCAR23.683操作试验的设计分析

CCAR23.683操作试验的设计分析

谷春雨

中航通飞研究院有限公司广东省珠海市519040

摘要：CCAR23.683操作试验是中国民用航空规章第23部正常类、实用类、特技类和通勤类飞机适航标准中的要求。验证飞机飞行操纵系统第23.683条的符合性，检验飞机操纵系统设计是否协调，传动是否平稳、准确、可靠，评价操纵系统设计质量，为飞机操纵系统符合性审定提供依据。

关键词：飞机操纵系统；操作试验；适航

一、引言

操纵系统操作试验为适航验证试验，需在飞机首飞前完成该试验。该适航条款规定如下：

第23.683条操作试验

(a)必须用操作试验表明，当系统承受本条(b)规定的载荷时，从驾驶舱进行操纵，系统不出现下列情况：

(1)卡阻；

(2)过度摩擦；

(3)过度变形。

(b)试验载荷按下列规定：

(1)对于整个系统，在舵面上有相当于限制气动载荷的载荷，或在第23.397条(b)中的驾驶限制作用力，两者中取小者；

(2)对于辅助操纵系统载荷，应不小于按照第23.405条规定的驾驶员最大作用力。

二、操作试验设计

1、试验工装设计

参考FAAAC23-17b提供的用以证明满足第23.683条操纵系统操作试验要求的可接受的验证方法，设计试验工装。试验工装主要包括座舱操作测试装置、舵面加载装置、舵面支撑装置、舵面测量装置。

a、座舱操作测试装置

在座舱驾驶盘（驾驶杆）、脚蹬操纵器件处增加辅助操纵测试装置，其中包括力传感器、位移传感器等，用于试验过程中操纵系统工作，同时测量系统操纵器件的位移及操纵力。如图1所示。

图2舵面加载测试装置

c、舵面支撑装置

在试验过程中，操纵面支撑装置用于支撑被试验的操纵面，防止操纵面加载时偏离中立位置。

图3舵面支撑装置

d、舵面测量装置

主要由线位移传感器、拉线等组成，用于测量舵面上某一点的位移量，在将该点的位移量转换成舵面偏度。

2、试验载荷

根据条款规定试验载荷选取限制气动载荷与23.397条(b)中的驾驶限制作用力，两者中取小者。根据系统传动比，将驾驶员限制作用力折算至舵面并与舵面气动铰链力矩进行比较，选取较小者。再根据试验加载点的位置到舵面转轴的距离确定试验所需要加载的载荷。

3、操作试验过程

a试验前相关符合性检查

试验前应对飞机操纵系统的设计构型状态进行制造符合性检查、试验工装的设计构型状态进行制造符合性检查。

b、操纵系统基准参数的测量

操纵系统基准参数测量是指：在舵面空载状态下，检查操纵系统座舱操纵器件的行程以及对应的舵面偏度、系统间隙、摩擦力等参数，作为操纵系统操作试验的基准。

c、操纵系统加载试验

操纵系统加载试验一般分三级加载进行，操纵面按上偏（左偏）、下偏（右偏）分别进行试验。将操作试验工装安装完毕后，按预定载荷进行加载，座舱操纵人员借助座舱操纵装置操纵系统全行程运动，此过程中记录相应的座舱操纵器件的位移、操纵力、舵面偏度等参数，同时观察系统在运动过程中与周围环境是否存在干涉或摩擦的现象。

三、试验结果分析

通过对试验过程中测得的数据进行整理并绘制曲线图进行分析，得到操纵系统空载和加载时的舵面偏度、驾驶盘（杆）及脚蹬位移、操纵力。

系统间隙为座舱操纵机构的驾驶盘、脚蹬处于中立位置时，相对应的舵面也处于中立位置，此时驾驶盘、脚蹬的行程为L=0，对应舵偏度为δ=0。但是由于间隙的存在致使当舵偏度为δ=0时，驾驶盘、脚蹬不在中立位置。可通过绘制座舱操纵位移与舵面偏度曲线得出。

摩擦力摩擦力取操纵力中正反行程操纵力差值的一半。可以通过绘制操纵力与操纵位移曲线得出。

系统刚度为满载时，操纵系统舵面的极限偏度。可以通过操纵位移与舵面偏度曲线得出。

图4数据处理曲线

四、总结

本文主要论述了中国民用航空规章第23部操作试验的设计方法，提出了满足操作试验的设计方案以及对试验结果的分析。本文可以为以中国民用航空规章第23部取证的飞机操纵系统操作试验提供参考借鉴。

参考文献：

《飞机设计手册》总编委会.飞机设计手册第十二册.北京：航空工业出版社.2003

中国民用航空局.CCAR-23.正常类、实用类、特技类和通勤类飞机适航标准

FederalAviationAdministration.AC23-17B.2005