ICS 49.020 V 35
HB 8652-2022
旋翼飞行器水上迫降模型试验方法
Model test methods of ditching for rotorcraft
2022-04-24 发布 2022-10-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
本标准按 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。本标准由中国航空综合技术研究所归口。
本标准起草单位：中国特种飞行器研究所、湖北省标准化与质量研究院、湖北光谷标准创新科技有限公司、中国航空综合技术研究所、方鼎科技有限公司。
本标准主要起草人：焦俊、吴彬、唐彬彬、王明振、陶威、李继雄、魏飞、万蓉、刘丽丽、付权、许靖锋、章新发、高家鸣、林志昆、姜盼、王超。
旋翼飞行器水上迫降模型试验方法
1 范围
本标准规定了旋翼飞行器水上迫降模型试验目的、试验原理、试验项目、试验大纲、试验程序、试验数据记录与处理、试验报告编写等。
本标准适用于各类旋翼飞行器水上迫降模型的试验。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 1804 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差
CB/T 3675-2016 水面船模耐波性试验规程
CB/Z 244 滑行艇船模阻力测试方法
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
旋翼飞行器 rotorcraft
由旋翼产生升力和操纵力的飞行器。
3.2
水上迫降 ditching
着陆场在海洋、湖泊等水面上的迫降。
4 符号
下列符号适用于本文件。
B ——模型总宽，单位为毫米(mm);
D ——试验投放高度，模型最低点距水面的垂直距离，单位为毫米(mm);
g ——重力加速度，1g=9.81m/s2;
h ——波高，单位为毫米(mm);
H ——模型总高，单位为毫米(mm);
L ——模型总长，单位为毫米(mm);
mm ——模型质量，单位为千克(kg);
n0 ——初始过载，单位为重力加速度(g);
nF ——过载峰值，单位为重力加速度(g);
Δn ——过载变化值，单位为重力加速度(g);
P0 ——初始压力，单位为千帕(kPa);
PF ——压力峰值，单位为千帕(kPa);
ΔP ——压力变化值，单位为千帕(kPa);
t ——时间，单位为秒(s);
T ——平均周期，单位为秒(s);
VL ——模型前飞速度，单位为米每秒(m/s);
VV ——模型下沉速度，单位为米每秒(m/s);
Xgm ——模型重心纵向坐标，单位为毫米(mm);
Ygm ——模型重心横向坐标，单位为毫米(mm);
Zgm ——模型重心垂向坐标，单位为毫米(mm);
θ0 ——着水初始俯仰角，单位为度(˚);
θF ——俯仰角峰值，单位为度(˚);
Δθ ——俯仰角变化值，单位为度(˚);
λ ——波长，单位为米(m);
ξw1/3 ——有义波高，单位为米(m);
φ0 ——着水初始横滚角，单位为度(˚);
φF ——横滚角峰值，单位为度(˚);
Δφ ——横滚角变化值，单位为度(˚);
ψ0 ——着水初始偏航角，单位为度(˚);
ψF ——偏航角峰值，单位为度(˚);
Δψ ——偏航角变化值，单位为度(˚);
⑴ ——角速度，单位为弧度每秒(rad/s)。
5 一般要求
5.1 试验目的
旋翼飞行器水上迫降模型试验主要包括模型静水投放试验和波浪投放试验，目的如下：
a) 获取旋翼飞行器以不同构型状态、初始速度、初始姿态角在不同水面入水时的姿态角、过载和底部压力分布随时间历程曲线，为结构设计或强度校核提供输入;
b) 确定旋翼飞行器水上迫降最佳入水姿态角和速度，为水上迫降操作程序提供输入。
5.2 试验原理
水上迫降模型试验是按照弗洛徳数相似模拟实机水上迫降全过程，通过对模型的运动姿态幅值、过载幅值、底部压力幅值等参数进行测量。
5.3 试验项目
旋翼飞行器水上迫降模型试验主要包括模型静水投放试验和波浪投放试验。
5.4 试验任务书
试验任务书内容一般包括：
a) 试验目的;
b) 试验项目;
c) 试验模型;
d) 试验工况;
e) 试验要求;
f) 试验数据及精度;
g) 试验完成形式。
5.5 试验大纲
试验大纲一般包括：
a) 试验任务来源;
b) 试验目的;
c) 试验项目;
d) 试验模型;
e) 试验工况;
f) 试验设施及条件;
g) 试验方法;
h) 测试方案;
i) 试验数据处理原则及方法;
j) 试验完成形式;
k) 试验计划;
l) 应急情况处置及安全质量。
5.6 试验模型
试验模型主要包括旋翼飞行器机体、起落架(考虑放下时)和应急浮筒(但不限于)：
a) 试验模型的几何尺寸、质量、重心和转动惯量与实机相应参数满足弗洛徳数相似准则，其中，试验模型质量、重心和转动惯量的调试应满足 5.6 e)中 2)要求。
b) 试验模型缩尺比的选取应综合考虑水池宽度、内部空间和拖车速度等相关要求。
c) 试验模型加工应满足如下要求：
1) 试验模型部件应具有足够的刚度、强度和水密性;
2) 按照 CB/Z 244 对试验模型外形要求进行检验;
3) 试验模型触水部分，应确保包括试验时可能被水浸湿的部分的水密性(固定开口除外);
4) 试验模型表面光滑无裂纹、外形光顺， 无明显扭曲及凹凸，并应按照要求在试验模型相应位置标识出水位识别标识。
d) 试验模型组装和调平要求：
1) 若涉及试验模型组装，在试验模型部件加工完成后，应按照设计图纸对试验模型进行组装。
2) 组装完成后，将试验模型在平台上调至水平状态，测量试验模型上各测量点的坐标(参照实机坐标进行确定)。
3) 各测量点坐标与其理论值的公差应符合 GB/T 1804 中未注线性公差的要求。若未达到上述要求，则应进行制造偏离分析。
e) 试验模型状态调试要求：
1) 根据试验大纲要求安装试验测试系统，并对试验模型重量、重心及惯量进行调试;
2) 试验模型质量公差不大于 1%mm (试验模型质量大于 50kg 时，重量公差不大于 0.5kg)，试验模型重心纵向误差不大于 1‰L、横向公差不大于 1%B、垂向公差不大于 1%H，试验模
型转动惯量公差不大于 10%;
3) 完成调试后记录各状态对应的测试系统和配重位置。
5.7 试验环境
试验环境包括试验环境温度、试验水温和试验波浪等。试验波浪的模拟要求按 CB/T 3675-2016中 4. 1 的要求，波浪试验前应按波浪要求对造波机进行标定：
a) 浪高仪定点测量时离开造波机的距离大于最大波长的 2 倍，离开池壁的距离不小于 1.5m;
b) 测量不规则波波浪谱在试验水池中的有效覆盖范围。
5.8 试验设备
试验设备主要包括拖车/发射车系统、投放支架、造波机、试验模型保护装置和测试系统等。主要试验设备应满足表 1 要求。其中包括：
a) 投放支架用于控制试验模型的初始姿态角以及试验模型投放;
b) 造波机提供试验用波浪;
c) 测试系统包括数据采集系统、角度传感器、加速度传感器、压力传感器、浪高测试系统、风速风向仪、照相机和摄像机等。
表 1 主要试验设备要求
5.9 试验场地
试验场地应能较为方便地开展试验模型安装、拆卸、状态调整和数据采集等工作，可选择室内水池或室外水域，具体要求如下：
a) 水池应具有一定的深度和宽度，以避免池壁效应对试验数据的干扰;
b) 试验场地应具有风、浪的防护措施，场地内风速应不大于 1 m/s，避免试验系统以外的风、浪对试验目标环境和干扰;
c) 单次试验结束后，试验环境可在较短时间内归零，以便于及时开展后续试验。
6 试验程序
6.1 试验准备
6.1.1 文件准备
试验文件准备一般包括：
a) 试验任务书;
b) 试验大纲;
c) 试验模型设计报告;
d) 试验模型质量检验报告;
e) 试验前准备状态检查表;
f) 试验记录本。
6.1.2 试验模型状态准备
根据试验大纲检查试验模型状态(质量、重心、转动惯量和附件安装等)与试验内容的一致性。
6.1.3 设备准备
试验设备准备一般包括：
a) 在拖车/发射车上安装投放支架，并保证试验模型能良好地安装在投放支架上;
b) 完成设备各系统的检查及维修，确保各系统运行正常;
c) 波浪投放试验应完成造波机输出波浪标定;
d) 完成试验模型保护装置安装，确保试验过程中该装置能正常使用;
e) 完成测试系统的试验用程序及通道表编写;
f) 确认测试仪器仪表在校准周期内并能正常使用。
6.2 试验步骤
试验步骤应符合试验大纲的要求，包括(但不限于)：
a) 将试验模型安装到投放支架上，按照试验大纲要求调整和测量试验模型安装角度，并作记录。
b) 试验模型前飞速度通过拖车实现，下沉速度通过自由落体方式实现，计算并调整试验模型投放高度，误差应不大于 1mm。静水面投放试验投放高度为试验模型最低点距水面的垂直距离，规则波面投放试验投放高度为试验模型最低点距波峰的垂直距离，不规则波面投放试验投放高度为试验模型最低点距最大波峰的垂直距离。
c) 拖车运行前，启动采集系统，测试拖车开始启动直至试验模型入水期间的数据，便于分析输入条件的有效性。
d) 试验前应试投放 1～2 次，检查试验设备工作是否正常。
e) 两次投放试验之间间隔应不少于 30min，消除前次余波及残流的影响。
f) 对于规则波面入水，应开展不同入水位置测试试验，入水位置包括波峰、波谷、迎浪和波背。
g) 单次试验完成后，分析试验模型试验时的运动状态以及数据采集系统所采集到的数据，包括输入参数(初始姿态、前飞速度、下沉速度)、输出参数(姿态变化、过载、压力)的幅值和变化，确认试验结果是否有效。
h) 完成单次投放试验及再次试验前，应复查重量，满足 5.5 d)要求。试验模型外观无异样。
6.3 试验中断及故障处理要求
6.3.1 试验中断要求
试验过程中发生下列情况时，应立即中断试验：
a) 试验模型变形或损坏;
b) 试验模型初始试验状态、试验环境与试验大纲存在偏差;
c) 试验设备出现故障;
d) 其他可能危及试验安全的现象。
6.3.2 故障处理要求
试验故障处理应按如下要求进行：
a) 试验模型变形或损坏时，应对试验模型进行检修，直至满足 5.5 的要求才可恢复试验，并对受影响的内容进行复试。
b) 试验模型初始状态、试验环境与试验大纲存在偏差时， 查明偏差原因并排除偏差，满足试验大纲要求后方能进行试验。
c) 试验中出现试验设备故障及其他危险中断试验后，查明原因，排除故障和危险，并判断已试内容的有效性，决定补试或重试。
d) 试验中出现试验模型初始状态偏差、试验过程试验模型状态超出预期等原因中断试验后， 查明原因，根据现场实际情况，确定是否对中断的试验工况进行重试。如不需要， 则尽快调整试验模型状态，恢复试验。
7 试验数据记录与处理
7.1 试验数据记录
试验数据原始记录表格式参见附录 A 中图 A. 1 和图 A.2(但不限于)。
7.2 试验数据处理
对试验数据进行低通滤波处理，滤波后的典型试验曲线参见附录 B 中图 B. 1～图 B.4。滤波频率是将数据傅里叶变换后进行频域分析，滤波频率范围一般不低于信号特征频率，不大于信号采样频率的二分之一。
对滤波后各测试参数的试验曲线取初始值、峰值，通过公式(1)～公式(5)计算得到各参数幅值结果，记录表格式参见图 A.2。
Δθ = θF _ θ0………………………………………………(1)
Δφ = φF _ φ0………………………………………………(2)
Δψ = ψF _ ψ0………………………………………………(3)
Δn = nF _ n0………………………………………………(4)
ΔP = PF _ P0………………………………………………(5)
8 试验结果评定
试验结果评定包括：
a) 对照试验任务书或试验大纲，检查是否全部完成规定的试验和测试内容;
b) 试验测试数据完整无丢失，试验照片和录像完整、清晰。
9 试验报告编写
试验报告应包括如下内容：
a) 试验目的;
b) 试验项目及要求;
c) 试验设备与测试系统;
d) 试验模型状态;
e) 试验方法;
f) 试验记录及结果;
g) 试验结果分析与评定;
h) 试验结论。
附录 A
(资料性附录)试验记录表格式
图 A. 1 为试验工况记录表格式，图 A.2 为滤波处理后的结果数据记录表格式。
图 A.1 试验工况记录表格式
附录 B
(资料性附录)典型参数曲线图
图 B.1 俯仰角随时间变化曲线图 B.2 横滚角随时间变化曲线
图 B.3 过载随时间变化曲线图 B.4 底部压力随时间变化曲线
