题目：基于数字虚拟飞行的民机飞行特性适航符合性评估方法研究

    适航符合性是民用飞机在设计过程中必须满足的要求，也是民用飞机进入各国市场的前提条件。民机运输类飞机适航取证的审定基础包括民航适航部门所制定和颁发的航空条例、专用条件及安全等效及豁免。所谓专用条件是指，当由于飞机具有新颖或独特的设计特点等因素，导致航空条例没有包括适当的或足够的安全要求时，由民航局适航部门制定并颁布的与航空条例具有等效安全水平的文件。现代民用飞机普遍采用了电子飞行控制系统(Electronic Flight Control System，EFCS)，由于运输类飞机通用的航空条例的某些条款要求已经不能够代表和覆盖对这类具有新颖设计的飞机的最低安全要求，因此，对于现代民机在EFCS故障状态下的飞行特性适航验证，需要采用一种基于操纵品质评定方法(Handling Qualities Rating Method，HQRM)的适航审定专用条件。

    依据HQRM进行飞行特性适航符合性验证是一个基于多因素耦合、人机闭环操纵品质评定的复杂过程。根据EFCS故障状态、飞机飞行包线范围、大气扰动水平这三个影响民机飞行安全性的因素，HQRM提出了民机满足适航符合性的最低操纵品质等级要求；通过考察民机完成特定的考核飞行任务的能力及飞行过程的安全性，对其操纵品质等级进行评定，并最终得出民机的飞行特性适航符合性。在传统的民用飞机研制的流程中，适航符合性验证通常是在整个研制周期的最后阶段开展，而将适航符合性评估融入民机设计的全过程是现代民机设计的新理念。由于现代民机的飞行特性与其电子飞行控制系统的设计密切相关，因此，在设计初期对民机的飞行特性适航符合性进行评估，一方面可以尽早鉴别其电子飞行控制系统的设计缺陷，避免后期改进工作的高昂代价，优化整个飞机的设计流程；另一方面，根据飞机适航符合性的初步评估结论，可为后期实际的试飞试验和模拟器试验等制定更有效、合理的验证方案，降低试飞的风险，减少不必要的验证架次，从而获得提高试飞安全性，降低研制成本和缩短取证周期等多方面的收益。

    首先，依据HQRM确定了民机在EFCS故障状态下的飞行特性适航符合性要求：一方面是由EFCS故障、大气扰动、飞行包线三个独立事件构成的待验证组合事件，即适航符合性验证范围；另一方面是每个待验证组合事件满足适航符合性的最低FAA(Federal Aviation Adminstration)操纵品质等级要求，即适航符合性判断标准。在此基础上，提出了基于数字虚拟飞行的适航符合性评估方法，包括：针对HQRM的特点，制定了适航符合性评估流程；通过对比分析FAA操纵品质与民机设计规范SAE ARP4104、FAA/JAR适航咨询通告FAR/JAR 25.671 FCHWC，以及军用飞行品质规范MIL-F-8785C之间的关系，建立了相应的操纵品质评级体系；根据数字虚拟飞行的原理，构建了基于“任务+人+机+环境”的数字虚拟飞行模型。通过数字虚拟飞行模拟驾驶员操纵飞机完成特定的考核飞行任务的飞行过程，并依据相关的操纵品质评级体系，对飞机数字虚拟飞行的结果进行分析，即可获得飞机适航符合性的评估结论。最后，采用该方法完成了某型客机在典型EFCS故障状态下的飞行特性适航符合性评估研究，快速地获得了初步的适航符合性结论，并针对不满足适航符合性的情况作出了分析与建议。

    本文针对现代民机在EFCS故障状态下的飞行特性，确定了相应的适航符合性要求，并提出了基于数字虚拟飞行的适航复合型评估方法。本文的研究成果对于现代民机的设计与适航取证工作等都具有重要的理论参考价值。