自转旋翼机适航审定现状及应对策略分析

自转旋翼机适航审定现状及应对策略分析

（南京航空航天大学直升机技术研究所210016）

摘要：自转旋翼机兼有直升机和固定翼飞机的技术特征，结构相对简单、安全、

制造和使用维护成本低，军民使用潜力巨大。目前国内外还没有一部明确的专门的

适航审定规范，制约了此类飞行器的发展和营运。本文针对国内外自转旋翼机适航

审定现状，以及目前适航认证所面临的问题进行分析，提出加快此类飞行器适航发

展的应对策略。

一、引言

自转旋翼机（gyroplane）是旋翼飞行器（rotorcraft）的一种。它主要以旋翼作为升力装置，通过前部（拉力）或后部（推力）动力螺旋桨来驱动前进，从而由迎风来流驱动旋翼自转产生升力。不同于直升机靠动力使旋翼旋转而产生升力。自转旋翼机自身的优势较多，在航空领域营运有着很广阔的发展前景。但是目前国内外还没有该机种的专用的适航条例，所以适航审定存在一定难度。应该采用怎样的有效措施来推进这种机型的适航认证，都有待研究。

二、自转旋翼机发展概况及适航审定现状

①自转旋翼机发展概况

自转旋翼机诞生于20世纪20年代，西班牙人Juan de la Cierva首次成功运用旋翼自转空气动力学原理研制和发展旋翼机，并于1923年1月9日成功飞行，比直升机首次成功飞行早了十几年。1935后，自转旋翼机在欧洲和美洲得到了迅猛发展。到了40年代，直升机由于能悬停和垂直起降性能优势而得到发展，人们逐渐转入对直升机的研究，但仍有很多自转旋翼机在飞行。最近十几年来，因为自转旋翼机自身突出的特色优势（结构简单、安全性好、制造成本低等），再次成为航空领域关注的热点，人们希望把直升机近80年发展所积累的理论和制造技术成果运用其设计中，进一步发展此类航空器。

②国外自转旋翼机适航审定现状

早在上世纪70年代，曾有过自转旋翼机Aero Resources J-2（见图1）获得适航认证。它作为旋翼机是以FAR -27为审定基础，并补充了专用条件27-2-WE-2，以及豁免了1084 – FAR 27.65(a)(2)爬升梯度。其中专用条件27-2-WE-2主要是要求螺旋桨必须按照FAR-35进行型号合格审定。

补充专用条件27-2-WE-2的原因是，J-2自传旋翼机虽然是旋翼航空器，但它兼有固定翼飞机的技术特征，动力推进式装置是固定桨距的螺旋桨，尾部有两个外侧的垂尾和方向舵，两垂尾之间是可操纵的水平安定面，主横向和纵向操纵通过旋翼周期变距实现，纵向静稳定性通过可操纵水平安定面实现，航向稳定性和主航向操纵通过两个垂尾和方向舵实现，因此，要补充专用条件来满足这些方面的适航要求。

豁免1084 – FAR 27.65(a)(2)爬升梯度，其中爬升梯度要求必须是，如果申请合格审定范围内的每一重量、高度和温度，要确定起飞和爬越15 米（50 英尺）的障碍物所需的水平距离，则爬升梯度至少为1:10；或在标准海平面条件下，爬升梯度至少是1:6。

在美国，目前FAA 接受ASTM Designation F2352-05、F2449-05、F2415-06针对乘员不超过两人，最大起飞重量不超过725kg 的自转旋翼机的适航审定规范，只作为许可飞行。而对于中大型的自转旋翼机没有专门适航审定规范，还是以FAR-27为适航审定基础。但现今的FAR-27规范对自转旋翼机进行适航认证，其操作性很难。美国GBA 公司所设计生产的Hawk-4自转旋翼机（见图2），于1998年开始以FAR-27部为审定基础进行适航认证，但由于FAR-27部的部分苛刻条件，加上条例本身对自转旋翼机适用性不强，例如，座椅和地板要抗30g 的垂直冲击载荷，机身结构能承受12g 的前向载荷并能保证变形最小，作为此种重量级别飞行器不能满足其要求，所以Hawk-4自转旋翼机未能成功取得适航认证。

图1 自转旋翼机Aero Resources J-2

FAA 型号合格证：H6WE 1970年5月6日颁发

最大起飞重量：1500磅（680公斤） 发动机：Lycoming O-360-A2D

发动机参数：180HP

座位数：2个

在英国，BCAR-T 分部是关于自转旋翼机适航的规范。但其主要针对不超过两座，最大起飞重量不超过600kg ，限制在可视条件下，轻小型的自转旋翼机作了相关要求。而且也只是作为许可飞行，不取得适航认证。如要适航认证，还必须遵照JAR-27部进行审定。不过BCAR-T 分部提供了一个适航剪裁思路，以FAR ／JAR-27为审定基础，补充FAR ／JAR-23部专项条款。以及根据自转旋翼机特点，补充相关要求。

③国内自转旋翼机适航审定现状

目前国内尚未有自转旋翼机投入生产营运，也没有相应的适航法规制定和颁布。而且对于特殊轻型运动类以及组装或业余制造的航空器，我国都没有相关的政策，对销售和使用都是严格限制。所以在国内迫切需要找一条对自转旋翼机适航认证的途径，为此类航空器的发展提供一个更好的平台。

在南京航空航天大学，正在进行自转旋翼机的设计研究工作。所设计的是标准类的中型自转旋翼机（型号ZX1，见图3），而且也正在积极对该机进行适航审定的研究工作，目前已与适航部门取得了初步的意见交换，适航部门已正式受理该机的适航工作。但目前面临的问题还比较多，首先，没有相关的适航审定规范，适航审定有难度。其次，在国内还是一种新机种，适航审定途径没有经验可循。再则，适航部门在对于新机种的适航审定也缺乏经验，如何更有效进行适航审定，采取怎样的技术途径都是一个探索过程。

图2 自转旋翼机turbine powered Hawk-4

未取得适航认证

首次试验飞行：2000年7月7日 最大起飞重量：3,500磅

发动机：Rolls Royce Allison 250 发动机参数：450HP 座位数：4个

图3 ZX1型自转旋翼机设计样图

最大起飞重量：1650kg 有效载重：600kg

发动机：TextronLycomingI0-720-DIB 发动机参数：400HP 座位数：4个