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[摘 要]本文以试飞员的角度，试验舵机速率饱和情况下飞机的PIO特性，对速率饱和模态下的模拟器进行3种不同增益的任务，然后对3种不同任务进行库珀-哈珀评价和PIO等级评分，最后得出舵机速率饱和状态下，不同的飞行任务具有不同的PIO趋势，总结出舵机速率饱和对飞行安全的潜在隐患特性。
[关键词]速率饱和；延迟；试验；库珀哈珀；评价
中图分类号：R284 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）28-0034-01
0 引言
PIO（駕驶员诱发振荡）一直是当代飞行试验研究中的一个重要课题。一直以来，PIO引发的飞行事故频繁发生，尤其是基于舵机速率饱和引起的PIO，更是当代各型电传飞机发生飞行事故的主要原因。在设计初期和适航审定阶段，就要对PIO产生的可能性进行充分的试验。
电传飞机的操纵面大都较小，对小的操纵力和偏转指令很敏感，舵面偏转频繁，偏转速率非常快，且由于操纵信息都是电信号传递，座舱操纵装置不能向驾驶员直接反馈操纵面速率限制或位移限制等信息，使飞行员和飞机不能实时反馈连接，导致操作延迟，最后就可能发生PIO现象的发生。
1 试飞方法
AC25-7C提出，为了确保飞机达到CCAR25部（中国民航航空规章第25部，运输类飞机适航标准）中143（a）和（b）所要求的飞行品质，需通过试飞员执行高增益（宽带宽）闭环任务来对飞机进行评定，以确定遇到不利的PIO趋势的可能性为最小。
本论文在通过仿真软件，在模拟器模拟舵机速率饱和模态，利用俯仰姿态截获、俯仰跟踪、偏差着陆的方法，对舵机速率饱和进行细致分析和评价。
1.俯仰截获
在试验点配平飞机水平飞行；从水平飞行快速截获5°（或10°，如果配平姿态角已超过5°）姿态角；然后快速操纵飞机进行俯仰姿态增量为±5°的姿态截获，持续此操纵3～5次；如飞机无异常，继续快速操纵飞机进行俯仰姿态增量为±10°的姿态截获，持续此操纵3～5次。如图1所示。
2.俯仰跟踪任务
如图2为美军标1797-A中的样本任务的图示，在试验点（指定高度、速度）配平飞机水平飞行，进行偏离量小于±4°的俯仰姿态精确跟踪。
在此任务中，俯仰和坡度倾斜角指令应是阶梯波形和斜坡波形的组合。任务指令应足够长和足够复杂（以免试飞员默记而预先执行指令），这样有助于在执行任务时保持试飞员的高增益，并排除试飞员的意外补偿。这种补偿连同降低的增益，可能掩盖PIO倾向。
3.纠偏着陆任务
纠偏着陆任务是为了评估飞机在进场着陆阶段遇到不利PIO的可能性。此任务的试验操作程序可设置为：在试验点（指定高度、速度）设定飞机为着陆构型；右驾驶员有意地操纵飞机至正常下滑道之上5m，偏离跑道中心线30m，并建立3°稳定下滑；在高度为某一离地高度（高度设置值可根据模拟仿真结果确定，如120m）时左驾驶员快速操纵飞机以降落在跑道中心线上。在执行任务时，需随机加入一些扰动信号，以提高驾驶员的紧张感和操纵增益，从而进入可能的PI0状态。
2 评价方法
以上试飞方法需要用到两种评价方法对其PIO特性进行评价。
1.库珀-哈珀评价方法。
它是目前国际上通用的飞行品质评定标准。分为10个等级，1级品质最好，10级品质最差。1至3级是满意的飞行品质，4到5级的飞行品质，飞机有不足但能正常飞行，稍加改进可以是满意的品质。7～10级是不满意的品质，飞机必须做大动作的调整。
2.PIO等级评定程序。
PIO评分分为6级，1级最好，6级最差。1至2级的PIO品质是满意的品质，3级是足够的品质，4至6级就只是可控的和不可控的较差PIO品质，飞机需要做大动作调整。
3 试验结果
试验在模拟器上进行，通过仿真软件，进行参数设置，使模拟器具有舵机速率饱和的特征。分别在上述三种不同的任务试验点进行模拟飞行，飞行后对各个任务进行定性和定量的评定和评述。评述结果如表1。
4 结束语
可见，在该模态下，俯仰截获和俯仰跟踪任务没有出现PIO现象，而在偏差着陆任务上明显表现出PIO趋势，由此可见舵机速率饱和对飞行安全带来的潜在隐患。
通过以上舵机速率饱和的飞行试验结果，可知不同飞机构型，不同飞机状态，不同的飞行阶段，飞机发生PIO的可能性都是不同的。PIO是个极其复杂庞大的问题，必须全面地去试验和改进飞机设计，才能把飞机产生的PIO的可能性压到最小。
参考文献
[1]周自全.飞行试验工程.航空工业出版社，2010.12
[2]中国民用航空规章第25部（运输类飞机适航标准）（CCAR-25-R4）.中国民用航空总局.2011.11.
[3]刘艳，高正红，赵涛，吕海，李向维.民用飞机适航取证中的APC/PIO评估方法[J].飞行力学，2010，28（6）：6-10.
[4]AC25-7C.运输类飞机合格审定飞行试验指南[s].
作者简介：蒋利添（1989-），男，籍贯：福建尤溪，当前职务：飞行员，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：飞行。
[关键词]速率饱和；延迟；试验；库珀哈珀；评价
中图分类号：R284 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）28-0034-01
0 引言
PIO（駕驶员诱发振荡）一直是当代飞行试验研究中的一个重要课题。一直以来，PIO引发的飞行事故频繁发生，尤其是基于舵机速率饱和引起的PIO，更是当代各型电传飞机发生飞行事故的主要原因。在设计初期和适航审定阶段，就要对PIO产生的可能性进行充分的试验。
电传飞机的操纵面大都较小，对小的操纵力和偏转指令很敏感，舵面偏转频繁，偏转速率非常快，且由于操纵信息都是电信号传递，座舱操纵装置不能向驾驶员直接反馈操纵面速率限制或位移限制等信息，使飞行员和飞机不能实时反馈连接，导致操作延迟，最后就可能发生PIO现象的发生。
1 试飞方法
AC25-7C提出，为了确保飞机达到CCAR25部（中国民航航空规章第25部，运输类飞机适航标准）中143（a）和（b）所要求的飞行品质，需通过试飞员执行高增益（宽带宽）闭环任务来对飞机进行评定，以确定遇到不利的PIO趋势的可能性为最小。
本论文在通过仿真软件，在模拟器模拟舵机速率饱和模态，利用俯仰姿态截获、俯仰跟踪、偏差着陆的方法，对舵机速率饱和进行细致分析和评价。
1.俯仰截获
在试验点配平飞机水平飞行；从水平飞行快速截获5°（或10°，如果配平姿态角已超过5°）姿态角；然后快速操纵飞机进行俯仰姿态增量为±5°的姿态截获，持续此操纵3～5次；如飞机无异常，继续快速操纵飞机进行俯仰姿态增量为±10°的姿态截获，持续此操纵3～5次。如图1所示。
2.俯仰跟踪任务
如图2为美军标1797-A中的样本任务的图示，在试验点（指定高度、速度）配平飞机水平飞行，进行偏离量小于±4°的俯仰姿态精确跟踪。
在此任务中，俯仰和坡度倾斜角指令应是阶梯波形和斜坡波形的组合。任务指令应足够长和足够复杂（以免试飞员默记而预先执行指令），这样有助于在执行任务时保持试飞员的高增益，并排除试飞员的意外补偿。这种补偿连同降低的增益，可能掩盖PIO倾向。
3.纠偏着陆任务
纠偏着陆任务是为了评估飞机在进场着陆阶段遇到不利PIO的可能性。此任务的试验操作程序可设置为：在试验点（指定高度、速度）设定飞机为着陆构型；右驾驶员有意地操纵飞机至正常下滑道之上5m，偏离跑道中心线30m，并建立3°稳定下滑；在高度为某一离地高度（高度设置值可根据模拟仿真结果确定，如120m）时左驾驶员快速操纵飞机以降落在跑道中心线上。在执行任务时，需随机加入一些扰动信号，以提高驾驶员的紧张感和操纵增益，从而进入可能的PI0状态。
2 评价方法
以上试飞方法需要用到两种评价方法对其PIO特性进行评价。
1.库珀-哈珀评价方法。
它是目前国际上通用的飞行品质评定标准。分为10个等级，1级品质最好，10级品质最差。1至3级是满意的飞行品质，4到5级的飞行品质，飞机有不足但能正常飞行，稍加改进可以是满意的品质。7～10级是不满意的品质，飞机必须做大动作的调整。
2.PIO等级评定程序。
PIO评分分为6级，1级最好，6级最差。1至2级的PIO品质是满意的品质，3级是足够的品质，4至6级就只是可控的和不可控的较差PIO品质，飞机需要做大动作调整。
3 试验结果
试验在模拟器上进行，通过仿真软件，进行参数设置，使模拟器具有舵机速率饱和的特征。分别在上述三种不同的任务试验点进行模拟飞行，飞行后对各个任务进行定性和定量的评定和评述。评述结果如表1。
4 结束语
可见，在该模态下，俯仰截获和俯仰跟踪任务没有出现PIO现象，而在偏差着陆任务上明显表现出PIO趋势，由此可见舵机速率饱和对飞行安全带来的潜在隐患。
通过以上舵机速率饱和的飞行试验结果，可知不同飞机构型，不同飞机状态，不同的飞行阶段，飞机发生PIO的可能性都是不同的。PIO是个极其复杂庞大的问题，必须全面地去试验和改进飞机设计，才能把飞机产生的PIO的可能性压到最小。
参考文献
[1]周自全.飞行试验工程.航空工业出版社，2010.12
[2]中国民用航空规章第25部（运输类飞机适航标准）（CCAR-25-R4）.中国民用航空总局.2011.11.
[3]刘艳，高正红，赵涛，吕海，李向维.民用飞机适航取证中的APC/PIO评估方法[J].飞行力学，2010，28（6）：6-10.
[4]AC25-7C.运输类飞机合格审定飞行试验指南[s].
作者简介：蒋利添（1989-），男，籍贯：福建尤溪，当前职务：飞行员，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：飞行。