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飞行品质规范对飞机模态特性要求

一、飞行品质规范概述

军用飞机飞行品质规范，规定了军用有人驾驶飞机在飞行品质方面必须达到的定性要求和定量指标，是

飞机质量标准的重要组成部分，因而是航空工业部门和空、海军使用部门必须共同遵守的技术法规。对于工

业部门来说，飞行品质规范是设计、生产和飞行试验的指南；对于使用部门来说，飞行品质规范是提出新机

研制、定型、验收、评定飞机质量的标准，也是使用飞机的重要依据。

美国、俄罗斯、英国、法国、瑞典等各工业发达国家，先后制订了自己的飞机飞行品质规范。其中美国

1971年修订出版了《有人驾驶飞机的飞行品质军用规范MIL-F-8785B》，是国际上很有影响力的一部规范。

据说当时美国为了修订出版这部规范，美国的空军、海军邀请了制造厂家、研究机构等近三十个单位，花了

三年多的时间。可见制订一部适应需要的飞行品质规范，工作是很艰巨的。我国在1986年颁布了国军标

（GJB185-86）——有人驾驶飞机（固定翼）飞行品质规范。

下面以纵向模态特性要求为例介绍一下飞机飞行品质规范对纵向模态特性要求。

二、飞行品质规范对纵向模态特性要求

纵向扰动运动的模态特性的优劣，直接会影响到飞机的动稳定性和操纵性，因此在飞机设计中，对模态

特性都会有一定的要求。

无论是纵向扰动运动的短周期模态还是长周期模态，都对应一对共轭复根。以自动控制原理知识可知，

这两对共轭复根可以表示成与阻尼比和自振频率相关的代数式，比如写成如下形式：

短周期模态特性参数半衰期、周期、震荡次数就可以由阻尼比和自振频率加以确定，他们的表达式

可表示为以下几个方程：

假定长周期模态为收敛模态，特性参数半衰期、周期、震荡次数也同样由阻尼比和自振频率来确定，可

表示为以下几个方程：

从上面分析可以看出，决定模态特性的关键实际上就是相应模态的阻尼比与频率。

（1）长周期模态要求

对于长周期模态，因为运动参数变化缓慢，飞行员一般来得及操纵飞机。因此只要长周期运动是稳定的

就可以了，也就是使ζ＞0即可。在某些情况下，甚至长周期模态即使是不稳定的，只要发散不剧烈也是可

P

以被允许的。有的规范对长周期模态要求如下：

等级1＞0.04

p

等级2ζ＞0

p

等级3t＞55s

2

（2）短周期模态要求

而对于短周期模态，由于运动参数变化剧烈，危及飞行安全，必须要求短周期模态收敛，并且也要求它

具有一定的收敛速度。因此短周期模态的阻尼比ζ必须大于零，而且不能过小。但是阻尼比ζ也不能过大，

spsp

否则使飞机的动态能力变差。ζ的具体要求如表所示。

sp

表中的飞行阶段根据GJB185-86共分为三种：战斗阶段（A种）、航行阶段（B种）和起落阶段（C种）。

其中Ａ种飞行阶段要求飞机具有急剧的机动动作，能精确跟踪或精确控制飞行轨迹。Ａ种飞行阶段主要

包括：空战、对地攻击、武器投掷或发射、侦察、空中受油、地形跟踪、反潜搜索和密集编队等。

航行阶段（B种）：尽管要求精确地控制飞行轨迹，但可通过缓慢的机动动作并且无须精确的跟踪，就

能正常完成非场域飞行任务。航行阶段包括：爬升、巡航、待机、空中加油（加油机）、下降、应急下降、

应急减速、空投等。

1

起落阶段（C种）：通常采用缓慢的机动动作来完成，并常常需要精确地控制飞行轨迹。起落阶段包括：

起飞、弹射起飞、进场、复飞、着陆等。

短周期模态除了对阻尼比有一定要求外，对自振频率也有一定要求，具体可参考相关具体规范。

三、飞行品质规范对横航向模态特性要求

飞机横航向动稳定性的好坏，主要取决于横航向的3种典型模态特性。因此对飞机横航向动稳定性的要

求，一般是通过对横航向的3种典型模态特性提出的。