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Zodiac CH650型部分套材飞机和轻型运动飞机存在严重设计缺陷

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发表于 2020-3-18 12:55:26 | 显示全部楼层 |阅读模式

FAA最近宣布建议所有Zodiac CH601XL和CH650套材飞机和轻型运动飞机机主自愿停飞直到设计问题得到妥善解决,同时FAA暂时停止向这两种机型发放新的试验飞机和轻型运动飞机适航证。2005年以来这两种机型连续在空中出现结构问题,多数是机翼在空中弯折,造成重大安全事故,FAA调查了在美国的五起这类事故,2架是有特别适航证的轻型运动机型,2架是试验适航证的套材飞机,1架是试验轻型运动飞机适航证的套材飞机,至少在荷兰也出现一起此类事故,FAA认为,这两种飞机的操纵杆杆量特征、空速校准、结构稳定性、机翼机构、振颤特性都是造成空中结构事故的原因。Zodiac公司已经提出了一系列深入的设计改进方案,很快将为套材飞机制造者提供解决方案和材料及零部件。

Zodiac是加拿大最大的套材飞机制造商之一,其CH601型双座套材飞机从上世纪80年代已经销售了数千架,有数个改型,CH650是其最新的改型,CH601XL作为其最受欢迎的型号,是最早取得轻型运动飞机(LSA)的一批机型。该公司另外广受欢迎的一个机型是CH701,该机是上单翼并列双座短距起降飞机。

CH650结构透视图

features.jpg


CH601XL

根据找到的资料,这几起事故都是机翼在空中折弯,这说明这两种飞机存在严重的结构设计问题。目前这两种飞机在荷兰、英国等欧洲国家已经被禁飞。具体结构设计原因还在调查中。英国的事故中副翼发生振颤,导致飞机失控。FAA的初步调查显示这两种飞机的杆力是不均匀的,在高速度和高过载时,杆力反而更轻而不是通常的变重,这容易导致飞行员在这种情况下操纵过度,从而导致波动操纵而使飞机失控,这是很危险的操纵特性。通常轻型飞机的杆力设计,不管是通过气动设计还是人为加装弹簧或橡皮筋,目的都是让杆力随着速度和过载加大而变大,一个提醒飞行员飞行状况,一个是防止飞行员操纵过量,只有高级特技飞机才特意把杆力设计为恒定不变的,这是专门为了高过载动作中飞行员省力。

FAA也已经向制定轻型运动飞机设计制造技术规范的行业组织ASTM发出通知,要求他们加强轻型运动飞机在结构设计的操控安全性和制造过程中的空速校准等。

ZenairCH_601XLN601XC.jpg

我近距离看过Ch601,可能不是最新的Xl型,初步感觉就是这个飞机好像不是特别皮实,特别是起落架给我的印象很深。那个机主告诉我他的飞机在空中座舱盖发生过自行开启,我在网上也看到其他一些人也说过座舱盖关闭机构不牢靠。不过早期的CH601型号反而还没发生过重大结构问题,早期型号的机翼设计跟XL和650的是不一样的,翼型不一样,早期的翼型厚一些,这样速度慢一些,但是结构强度容易高一些,对制造中的容错性也好一些。

从701的图纸和官网的几张601的图纸来看,机翼确实是单薄:细小的大梁橼条,布满减重孔的腹板,巨大的外段肋间距给人留下深刻的印象。不得不说设计师在这些地方下了很大的功夫来减重。可是事实上601的空机重量并不出众,主要是缘于很大的机翼面积和机身面积。因为在半硬壳结构中,蒙皮占结构重量的百分比很大,在一般的小飞机机翼中,蒙皮重量为机翼重量的50%左右。没有601的结构数据,但我猜测601的机翼蒙皮占机翼总重的60%以上。反观Michel Colomban的CriCri和MC-100,除了采用泡沫塑料外,设计师减重的方向主要放在减小浸湿面积上:设计师把机翼的气动性能发挥到极致,使得cri的机翼面积只有3.1平方米,MC-100更是只有5.2平方米,两者的机身也是把浸湿面积缩到了最小,因而使得这两架飞机分别成了各自级别里最轻的飞机。最后看一看美国人的RV,这个系列的飞机(截止RV-8)仗着马力大,在结构上很少看到有刻意减重的痕迹,无论是机翼还是机身,不会为减重去增加一点点的复杂工艺。跟豪华主板一样,尽情的堆料。而正是这样,造就了RV很好的口碑——————因为,在航空界,安全是第一位的!

美国飞行员爱说的一句话是:you can never have enough horsepower(马力永远都不够),呵呵。凡是一种好的飞机设计,美国人的第一个改装反应就是:换更大的发动机。连本来设计使用100马力的0-200的单座机型都有改用0-320的,本来设计用0-320的RV4硬是给改成了可以用六缸的540发动机的,呵呵,这就是在现代工业文明环境中熏陶成长起来的美国飞行员。我觉得欧洲人跟美国人在运动飞机的设计理念上太多地方不一样了,没办法,环境决定性格。

LSA对最大平飞速度的限制注定了很小的功重比,表面上看起来速度小的飞机可能比较安全,但从飞机的储备功率得角度来讲是降低了安全性。我个人也偏向于储备功率大的飞机,马力刚刚够平飞的巡航飞机和能做特技的飞机的飞行乐趣是不同的。讲一下我最后一次飞初教六的故事。编队飞行编排的僚机的马力一般比长机大,这样使得僚机在进入外侧动作和退出内侧动作时能尽快跟上长机。那次飞行,我飞的是编号10的僚机,属于平时公认马力偏大的飞机,长机则是编号31的飞机,平时属于马力偏小的飞机。可不巧前两天31号飞机换了台新发动机,马力大的惊人,而我们谁也不知道,更倒霉的是这次飞行是我的毕业考试。起飞滑跑的时候就感觉不对劲,平时轻松就能跟上的长机今天怎么跑得那么快,于是想着做动作的时候油门要加大量。可是等到空中动作的时候,我才发现太低估了长机的发动机,平时做45°内侧盘旋退出时油门不需要加满就能跟上,而这次把油门和变距都加满并使劲顶住都要拉下,当时真的很崩溃,用“马力永远都不够”现在这句话来表达我当时的感慨是再恰当不过了。最后硬着头皮飞完了,成绩当然不理想,使得我现在还耿耿于怀,呵呵。

呵呵,编队飞行很有意思的啦,特别跟着那些飞老式双翼机的老家伙们特意不用无线电,只用手势变换队形和发指令,特别有意思。我当然没资格飞,只是当过后座乘客,参加过他们的飞行准备会。我还不知道同一型的飞机飞编队也要在不同的编队位置挑选马力不同的飞机,真有意思。现在八一表演队用歼十飞的新动作已经号称在两机距离等难度上已经赶上雷鸟了,稍逊于蓝天使。


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新手飞友

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发表于 2020-5-13 20:39:57 | 显示全部楼层
对力学深刻的理解、飞机的气动状态周全考虑,是结构的安全与完美保证。
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