直九型直升机偏航距产生的原因分析与验证
直九型直升机偏航距产生的原因分析与验证
本文针对直九型直升机偏航距产生的原因，结合自己试飞实践工作的经验和体会，以系统工作原理为基础，结合故障和问题现象，深入的分析了故障产生的原因，提出了解决问题的方法并加以验证。
标签：偏航距；地平仪；侧向加速度计；捷联惯性测量部件
一、前言
偏航距，即直升机即时位置偏离要求航迹左边或右边的距离。
直九型直升机自批生产以来，在长期的飞行试验中，由于陀螺磁罗盘系统及组合导航系统等原因所引起的航线飞行时侧滑产生偏航距的问题，已经成为对直升机性能的典型影响，如何快速有效的定位问题产生的原因，避免延误试飞交付进度以及降低因反复飞行验证而提高的生产成本，已经成为一个亟待解决的课题。
本文结合试飞实践工作的经验和体会，从系统原理入手，对偏航距问题的产生原因进行了细致的分析，提出了解决问题的方法，并进行了试飞验证。
二、问题描述
直九型机在航线飞行时，由于陀螺磁罗盘系统及组合导航系统的原因会对直升机的飞行性能产生影响，使其产生偏航角（偏航角定义为直升机纵轴，即X轴与应飞航向之间的夹角Ψ，如图2-1、2-2所示）。直九型机在偏航角存在的情况下，继续航线飞行便会使其偏离预定航迹产生偏航距。
综上，如何理解偏航距的产生原因及陀螺磁罗盘系统和组合导航系统各部件对飞行性能的影响，本文进行了深入的分析。
三、问题分析与试飞验证
直九型机的地平仪、捷联惯性测量部件和侧向加速度计在机上安装时，相对水平线左倾2°，这是由直九型机的气动特性所决定的，只有这样安装才能保证姿态指示的正确性以及控制增稳系统的工作性能。
3.1 地平仪、捷联惯性测量部件、侧向加速度计安装角度成左倾2°的理论依据
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要理解为何地平仪、捷联惯性测量部件和侧向加速度计安装角度会对偏航距产生影响，首先应理解为何其存在左倾2°的安装角度的原理。
直升机不同于固定翼飞机，在气动特性上有其自身的特点。在其水平飞行或空中悬停时，直升机的机身在横滚轴向上来讲并不是完全处于真正意义上的物理水平状态，而是具有一定的倾斜角度。倾斜角度的方向和大小取决于机身结构、旋翼旋转方向等因素。具体到直九型机而言，机体存在右倾2°的倾角，这是由于直九型机本身几种作用力和力矩共同作用的结果。
在悬停状态下，直九型机涵道尾桨旋转所产生的力矩用来平衡旋翼旋转所产生的反作用力矩，由于其旋翼旋转方向为顺时针旋转，因此，必须在航向操纵系统施加一定量的右向操纵力，用以控制尾桨产生向右的拉力来平衡旋翼旋转所产生的反作用力矩。同时，还必须在周期操纵通道的横滚轴向上向右施加一定的作用力，用以提供足够的旋翼右倾向力，从而保持横滚轴向上作用力的平衡。
在水平飞行状态下，直九型机除具有悬停时的气动特性以外，还因旋翼在不同位置上相对于前飞气流的速度不同，进而导致整个旋翼旋转平面所产生的升力的不平衡，左侧升力大
于右侧升力，这也使直升机产生右倾效应。不同的是，垂直尾翼、侧端板以及水平尾翼在飞行条件下会产生气动力来尽量平衡和衰减这种效应，以使直升机不会产生过大的右倾角度，保持飞行中的稳定性，也尽量减小用于平衡力或力矩所占用的航向和姿态的操纵量。
因此，直九型机在悬停和飞行时产生2°～3°的右倾角，这是其自身气动平衡的结果。
基于直九型机在飞行和悬停状态下存在2°～3°的右倾角，所以，地平仪、捷联惯性测量部件和侧向加速度计在安装时必须左倾2°～3°，用以补偿机身右倾带来的指示误差，同时也保证了控制增稳系统的正常工作。
3.2 地平仪安装角度不正确导致出现偏航距的理论分析
如果直九型机地平仪不安装成左倾2°角，而是水平安装，航线飞行时会产生哪些的影响？
首先，分析不接通控制增稳系统条件下的飞行情况。
由于在飞行中直升机本身所固有的右倾2°角的存在，在水平飞行时地平仪的姿态指示会显示出右倾角度。按照飞行员的驾驶习惯，就会通过操纵周期杆来消除这个倾斜角度，使直公务员基本工资
升机在横滚轴向上处于真正的物理水平状态。但这样做却破坏了直升机本身固有的气动平衡特性，必然会产生偏航角，导致左侧滑，在航线上飞行时会造成航向偏离，即出现偏航距。ipad充电
其次，分析接通控制增稳系统条件下的飞行情况。
中国银行卡号查询如果地平仪水平安装，控制增稳系统会产生两种控制方面的矛盾：
第一种情况，在控制增稳系统接通前，控制增稳系统与直升机处于同步状态，即控制增稳计算机内部同步器一直跟踪着直升机的姿态和航向，而控制增稳系统接通时刻的基准状态是由驾驶员根据飞行的需要选定的。显然，驾驶员判定直升机姿态的依据是地平仪的指示，通常稳定飞行时都是将地平仪调节水平后接通控制增稳系统，使直升机在处于结构水平的状态下飞行。这样就破坏了直九型机本身保持气动平衡所固有的右倾2°角的气动特性，并产生偏航角，导致左侧滑，同时会产生改变航向的趋势，继而出现偏航距。
第二种情况，直九型机为了实现协调转弯的功能而在控制增穩系统中设计有侧向加速度计。其工作原理就是探测直升机飞行中的侧滑，并输出信号，从而使航向跟随速度矢量的
变化，以实现直升机无侧滑的协调转弯。在设计上，为了消除直升机右倾角度带来的对侧向加速度计输出零位信号的影响，侧向加速度计的安装支架在结构上预置了左倾2°角作为补偿，如图3-1所示。
所以，如果直升机以结构水平的状态来飞行，将会使侧向加速度计输出2°的左倾信号，这个信号传递给控制增稳计算机的航向通道，并通过积分环节使航向串联舵机控制脚凳踏板做出伸出运动，如图3-2所示，导致直升机产生右侧滑，出现偏航距。
通过试飞验证，发现侧向加速度计的积分效应要远大于横向侧滑的效应，因而总体表现为飞行中出现出左舵右侧滑的现象。所以，只有地平仪正确安装成左倾2°角，才能避免偏航距的产生。
顺丰快递什么时候放假3.3 捷联惯性测量部件固定托盘安装角度偏差导致出现偏航距的理论分析
捷联惯性测量部件是为组合导航系统和控制增稳系统提供导航信号及直升机姿态信号的重要组成部件。为了消除直升机右倾角度带来的对捷联惯性测量部件输出姿态信号的影响，在捷联惯性测量部件的系统内预置了左倾2°的横滚姿态初始角作为补偿。同时，为了保证这2°左倾姿态信号的正确输出，其固定托盘还有严格的水平安装要求，如图3-3所示。
如果固定支架在装配过程中，水平测量出现偏差；或者在使用维护中反复拆装导致水平安装精度产生变化，将直接影响到惯性测量部件的姿态输出信号，产生偏航角，导致直升机偏航。综上，捷联惯性测量部件的固定支架安装角度便成为影响飞行性能，导致出现偏航距的另一主要因素。
在直升机的维护过程中，可采用可剥垫片来调整捷联惯性测量部件固定支架的水平角度，来保证惯性测量部件2°预置左倾姿态信号的输出。通过试飞验证，可以有效消除偏航距。
3.4 侧向加速度计零位输出信号偏差导致出现偏航距的理论分析
前面提到，在设计上为了消除直升机右倾角度带来的对侧向加速度计输出零位信号的影响，侧向加速度计的安装支架在结构上预置了左倾2°角作为补偿，在装配时便进行预先调整，所以，其安装角度出现偏差导致产生偏航距的可能性在问题分析过程中不作为主要原因考虑。
从侧向加速度计的内部结构原理来分析，侧向加速度计的零位输出信号是否存在偏差是影响飞行性能的主要因素。
3.4.1 侧向加速度计的结构组成
侧向加速度计实际上是一个具有活动衔铁的电磁感应传感器，由弹支撑的衔铁、山形铁芯、输出绕组和激磁绕组等部件组成。由于侧向加速度计目前无法实现数字化自动装配，且加工和装配都不能达到理想的程度，所以衔铁也就不可能处于左右磁路的多对称中心位置，为了消除这个影响，铁芯座与衔铁之间加有一个偏心件，来调节衔铁与铁芯之间的相对位置，使铁芯尽可能处于磁路的对称中心。
3.4.2 侧向加速度计的工作原理
活动衔铁由弹支撑，处于磁路对称中心，山形铁芯的中柱上绕有激磁绕组，两边柱上绕有参数相同，反相串联的输出绕组。当激磁电压接通后，输出绕组便有感应电势产生。当没有加速度作用时，衔铁处于磁路对称中心，两边绕组的感应电势大小相等方向相反相互抵消，输出为零；当有加速度作用时，由于惯性使衔铁偏离铁芯的对称中心，磁通分布变化，衔铁偏向哪边，哪边输出绕组的磁通就强，感应电势就大，另一边输出绕组的感应电势就减小，于是就有一个其大小与加速度成比例、方向与加速度方向相对应的差值电压输出。
3.4.3 自动导航状态下，侧向加速度计在航向通道中的工作原理
从图3-2中可以看出，侧向加速度计输出信号经过积分处理后，通过控制串联舵机的运动以提高航向保持的精度。当侧向加速度计产生姿态信号输出时，控制增稳计算机和放大器将分别驱动航向串联舵机和航向并联舵机运动以改变直升机的当前航向；而此时，直升机正处于自动导航状态，它需要根据控制增稳系统处理后的自动导航信号保持在预定的航线上。当这两种效果叠加起来达到平衡状态后，由于侧向加速度计的输出信号具有积分效应，便会使直升机偏离预定航线，产生偏航角，并在预定航线附近沿着速度矢量的方向做侧滑飞行，从而出现偏航距。
综上，如衔铁在没有侧向加速度的情况下偏离了铁芯的对称中心（弹发生变形是出现此问题的主要原因），即零位发生偏移，便会使侧向加速度计的零位输出电压发生变化，从而产生侧向信号输出，这个信号传递给控制增稳系统的航向通道，并通过积分环节使航向舵机控制脚蹬做伸出运动，将会导致直升机产生侧滑，出現偏航距。宁夏开斋节放假2021
在直升机的维护过程中，此种情况可以通过测量侧向加速度计零位输出电压的数值，来判断其零位偏移的大小，并据此通过更换侧向加速度计或调整捷联惯性测量部件的安装角度
来进行补偿，从而避免偏航距的产生。
四、结论
直升机的导航系统比较复杂，上述问题或故障是比较典型的，但产生的原因除了本文所介绍之外，还会有其他因素。我们应当深入的认识和理解系统原理，遇到问题后，以分析系统原理为基础，借鉴经验但不墨守成规，才能快速准确的解决系统故障。

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