从六个角度分析流程建模
张剑+匡群+郑晓辉
【摘 要】本文以某型民用飞机为背景，阐述了完成民用飞机起飞绿色带仿真计算的必要性和重要性。在此基础上，介绍了起飞绿色带仿真计算的流程，可应用于民用飞机的设计、验证。
【关键词】起飞绿色带；仿真计算；流程；民用飞机
【Abstract】Based on a certain civil aircraft， the significance and necessity of simulation analysis of green zoon of take off are depicted. On the basis of these， the flow of simulation analysis of green zoon of take off is introduced. The flow can be used in civil aircraft design and validation.
【Key words】Green zoon of take off； Simulation analysis； Flow； Civil Aircraft
0 引言
起飞绿色带仿真计算分析是民用飞机研发研制过程中的一个重要科目。
飞机起飞之前，飞行员需要根据飞机的重量、重心，调整飞机预先设置好平尾的偏度值，使得飞机可以安全的起飞。由于该过程属于人工设置，因此需要考虑出现错误设置的情况，起飞绿色带正是为了保证飞行员在误配平的情况下，飞机仍能安全起飞。它通过限制起飞时平尾的偏度范围，使得飞机在该平尾范围内有合适的俯仰力矩值，保证飞机安全起飞。起飞绿色带是指在飞机起飞之前的平尾位置范围，在该范围内，飞机可以安全的起飞，是飞机上非常重要的参数。根据此要求，首先通过平尾配平方式对飞机起飞绿色带进行了初步计算，计算状态为设计要求中给定的状态：起飞安全速度、起飞构型、起飞推力。然后对起飞绿色带抬头极限位置和低头极限位置进行校核，该校核是通过桌面的飞机模型，结合六自由度方程，仿真误配平起飞的过程。
本文針对起飞绿色带仿真计算分析提出一个通用的工作流程，使得从事这项工作的技术人员有一个清晰的工作思路和工作逻辑，减少重复性工作，节约飞机研发时间。
1 起飞绿色带仿真计算分析流程
在确定起飞重量重心，起飞构型襟缝翼位置，性能参数后，需结合六自由度仿真模型以及设计要求，起飞绿色带仿真计算分析流程如图1所示。
实验步骤概括为以下几个过程：
1.1 确定计算状态点
起飞绿色带计算分析前需要确定状态点，状态点的内容包括：飞机重量，重心，构型，发动机推力，速度等。状态点的取值范围在飞机包线以内，考虑到飞机气动力模型的线性程度，一般取极限以及中间位置。
1.2 确定仿真计算方法
为了保证计算范围涵盖所有误配平的情况，需要进行起飞绿色带抬头极限位置校核和起飞绿色带低头极限位置校核。抬头极限位置校核方法：当飞机为后重心，重量为最小使用起飞重量，且水平安定面处于绿色带的飞机抬头极限位置，在正常起飞速度上使用直至最大的机头下俯纵向操纵，即推满杆机动，考察飞机在俯仰方向是否能平衡。
起飞绿色带低头极限方法：当飞机为前重心，最大起飞重量，且水平安定面处于飞机低头的绿色带极限位置，飞机在达到VR后使用最大纵向操纵，在某个时间内飞机应表现出明显的抬头。
1.3 进行仿真计算
结合气动力模型和六自由度方程、起落架模型等在MATLAB软件上进行仿真计算分析。
1.4 设计要求符合性判断
根据仿真计算结果，判断飞机在抬头极限位置俯仰方向能否平衡，低头极限位置是否能有明显的抬头。如不满足设计要求，需要根据配平计算结果重新设置飞机的起飞绿色带的范围。如满足设计要求，则编制起飞绿色带仿真计算分析报告。
2 结论
本文介绍了民用飞机起飞绿色带仿真计算分析流程，对起飞绿色带设置的缘由，以及起飞绿色带计算进行了详细介绍，阐述了对计算结果的分析方法。对设计要求的符合性进行判断，如不满足要求则重新计算平尾配平范围，确保飞机的安全起飞。本文所介绍的流程，可应用于民用飞机的操稳分析与设计。
【参考文献】
[1]AC 25-7C. Flight Test Guide for Certification for Transport Category Airplanes. 2012.1.
[责任编辑：张涛]
