飞机横-航向耦合模态特性和飞行品质优化研究

本文阐述了飞机横—航向耦合的形成机理,研究了气动外形参数变化对滚转-螺旋耦合模态的影响。文中提出对横—航向模态特性进行优化的算法,该算法对飞机的改型和初步设计有一定的参考价值。最后对某歼击机的横—航向模态特性进行了优化计算,计算结果表明,该机在许多状态下的飞行品质得到了提高。     

飞机横向航向动态反应特性试飞研究

本文基于美国军用规范MIL-F-8785C中有关横向-航向动态反应特性的要求对一架三角翼高速歼击机的横向-航向动态反应特性进行了试飞研究,并探讨MIL-F-8785C中有关横向-航向动反应特性品质要求的实用性。文中给出了试验结果,分析了影响飞机横向-航向动态反应特性的主要因素。     

小型无副翼电动无人机横航向特性研究

通过理论计算,定量地研究了小型无副翼电动无人机的横航向操稳特性,对不同机翼上反角和垂尾面积进行了横航向模态特性计算与分析。通过模型飞行试验,对计算结果进行了验证,对横向和航向静稳定性进行了匹配,使飞机可以在无副翼的情况下通过方向舵较容易地进行横航向的控制,并具有良好的横航向操稳特性。     

横航向飞行品质对参数的灵敏度分析

使用等效系统评价方法,根据数值计算结果分析了全权限电传操纵飞机从小迎角到失速迎角横航向飞行品质对于气动参数变化的灵敏度。结果表明飞行品质对操纵效能变化很灵敏,对横向气动导数变化又较航向灵敏,特别对于高增益、强调横向操纵飞机更为如此。同时建议飞控系统横航向通道随迎角调参,以确保在更宽的迎角范围内具有满意的飞行品质。     

结冰对飞机横航向飞行品质的影响

针对结冰后飞机横航向飞行品质问题,引入结冰影响模型,对不同结冰条件下的飞行动力学特性进行仿真。基于仿真结果和典型模态特性,利用等效系统拟配原理在时域范围内对飞机结冰后的滚转角变化进行了分析。提出基于典型模态下对飞机横航向时域响应进行拟合,从而计算出结冰后横航向模态特性参数的方法。根据计算结果,分析了不同结冰严重程度对飞机横航向飞行品质的影响。仿真结果表明,结冰后飞机横航向模态特性变差,飞行品质发生降级,对飞行安全构成了严重威胁。     

飞翼布局组合舵面航向控制特性综合研究

寻求高效实用的航向控制措施一直是飞翼布局飞行器设计的难点。提出了一种由外翼上翼面嵌入式阻力舵和其相对应的后缘副翼组成的组合舵航向控制措施,通过CFD方法、风洞试验和模型飞行试验3种研究手段,综合研究了单独部件和组合舵在低速、亚声速时的航向控制特性。结果表明：单独阻力舵的航向控制能力比较强,但与纵横向力矩耦合严重,需与其他舵组合使用;单独副翼的航向控制能力很弱,且与纵横向力矩耦合非常严重,建议不单独作为航向控制措施使用;组合舵的航向控制能力强,选取阻力舵与副翼的舵偏角角度差在0°~5°范围的组合舵方案,可以大幅度削弱与纵横向的力矩耦合程度,实现操纵舵面解耦设计;无论单独部件,还是组合舵,舵偏角为0°~6°范围的力矩变化规律较差,建议通过预置舵偏角等方式避开此角度区域。     

关于飞机横航向模态等效参数的确定

本文用阻尼最小二乘法在频率域内拟配装有控制系统飞机的横向运动,确定其模态的等效参数.文中针对飞机横航向运动耦合较紧,引入控制系统后飞机模态特性变化的特点,采用多种等效系统的数学模型,通过拟配对比,从中得出了较好的又简单的横航向等效系统模型。并根据飞机横航向运动的特点,提出了拟配时初值选取的原则,拟配实践表明,初值选取原则是可行的,拟配效果较好.最后,将拟配得出的等效系统和高阶系统,分别在简易飞行操纵模拟器上进行人一机闭环操纵模拟试验,两系统的反应基本一致。     

盒式机翼布局大型飞机横航向飞行品质研究

经计算并和常规布局大型飞机对比分析,给出了盒式机翼布局大型飞机的气动特点;然后研究了盒式机翼布局大型飞机本体横航向飞行品质;针对盒式机翼布局本体飞机横航向飞行品质较差的问题,研究了提高盒式机翼布局飞机横航向飞行品质的有效方法.研究结果表明:盒式机翼布局大型飞机具有良好的升阻特性和特殊的横航向气动特性;修改布局参数对提高...     

螺旋桨飞机近地飞行时的横航向稳定性

根据算例飞机数据，分析了地面效应和螺旋桨滑流对飞机横航向静稳定性的影响。结果表明，无论是否存在地面效应，螺旋桨滑流都将使飞机的航向静稳定性和横向静稳定性变差；同时，无论是否存在螺旋桨滑流，地面效应都将使飞机的横向静稳定性增强，航向静稳定性变差。此外，计算了不同飞行条件下的飞机横航向模态特性，分析了地面效应和螺旋桨滑流对飞机横航向动稳定性的影响。结果表明：无论是否存在地面效应，螺旋桨滑流都将增强滚转模态及荷兰滚模态的稳定性，并同时降低螺旋模态的稳定性；而无论是否存在螺旋桨滑流，地面效应总体上也都将使飞机的横航向动稳定性增强。     

民机横航向稳定性飞行试验与评定方法研究

根据适航条款的要求,归纳出民机横航向稳定性的试飞要点.对国产某型支线客机的横航向稳定特性进行了评定研究,提出了合适的飞行试验方法,并进行了飞行试验评定.试验结果表明,该试验方法所验证的本体阻尼特性满足适航审定的最低要求,而且通过自动偏航阻尼器的增稳作用,飞行品质有显著提升,飞行员更易于完成横航向控制的飞行任务.     

耦合运动非定常气动模型对飞机飞行特性仿真的影响

 在大振幅偏航滚转单自由度强迫振荡和耦合强迫振荡运动风洞试验的基础上,分别运用准定常气动力建模方法和非定常气动力建模方法,获取飞机的气动力模型;运用两种不同的气动力模型,对飞机的纵向正弦振荡机动飞行进行了仿真。结果表明,准定常模型在小迎角下的仿真结果与非定常模型的结果基本一致;在较大迎角时,准定常模型仿真结果趋于稳定,而非定常模型仿真结果使飞机进入横航向振荡飞行状态,这一现象与F-16XL的试飞结果类似,其主要原因是耦合运动的非定常模型与准定常模型所产生的阻尼特性不一致。这也表明,分析大迎角飞行特性时应考虑耦合运动下的非定常气动特性。     

某战斗机横航向飞行品质分析

为了评价现代飞机的飞行品质特性,通常采用的方法是用一个低阶系统去等效拟配真实的高阶系统。本文根据MIL-HDBK-1797中提出的横航向低阶等效拟配模型,对某三代战斗机两种典型状态的横航向飞行品质进行分析。在拟配过程中,首先用一简化的荷兰滚航向低阶等效系统模型进行等效拟配,将拟配结果作为横航向全拟配等效模型的初值,计算结果表明该战斗机具有良好的横航向飞行品质;等效拟配系统具有很小的失配度,能够真实的反映出该型飞机的横航向品质特性。     

横航向等效系统拟配应用研究

本文主要介绍实际应用转轴法进行横航向等效系统拟配的方法和体会。以某飞机为例进行了横航向等效系统的拟配,并以此对该飞机横航向模态特性及飞行品质进行了初步研究.     

共轴式直升机全差动航向操纵的动态响应分析

运用经典的垂直飞行涡流理论及共轴双旋翼全差动操纵的结构特征，推导了共轴式双旋翼直升机垂直飞行的航向动力学方程。根据有关共轴双旋翼在悬停及垂直飞行状态时气动特性的理论和实验数据，得出了共轴双旋翼直升机垂直飞行航向动力学方程的解析式。某型共轴双旋翼直升机计算实例，所得结果与该型直升机飞行特性一致。     

修正人-机耦合的直升机轴间耦合试飞技术

轴间耦合指标是直升机飞行品质的重要指标。本文结合某型直升机的飞行试验,对直升机人-机耦合条件下的轴间耦合的特性进行了分析。通过模型辨识及数值分析,提出了一种基于模型的轴间耦合试飞方法。通过飞行试验证明该方法可有效获得人-机"开环"条件下的轴间耦合定量指标,对直升机轴间耦合的指标考核和品质试飞具有一定的指导意义。     

8m低速风洞虚拟飞行试验技术研究

针对大尺寸缩比飞机模型的气动/运动/控制耦合问题,发展了基于8 m大型低速风洞的虚拟飞行试验技术,开展了4 m尺寸的大展弦比类飞机模型虚拟飞行验证试验,并将试验结果与虚拟飞行环境下的仿真结果进行对比。试验系统功能稳定可靠,设计的试验支撑装置运动范围大、可兼顾单/双/三自由度试验,且满足大载荷受力条件;姿态测量精度优于±0.3°,可实时测量舵面位置且延迟不足0.1 s;俯仰和滚转闭环控制试验响应历程和仿真结果平均偏差不超过5%。研究结果表明,8 m风洞虚拟飞行试验技术能够有效模拟大尺寸缩比模型的机动运动,并具备纵向、航向及横向耦合闭环控制试验模拟能力。     

表2 飞行力学专业组历次会议上交流的科研报告和论文

横航向动态飞行品质概述几种飞机横航向飞行品质的初步分析带有倾斜理想自动器飞机的横脆向动态特性分析歼击机滚转操纵效率的初步分析非对称推力时的横一航向操纵侧风中的横一航向操纵定常侧滑时的横一航向操纵关于飞机速度稳定性的判别式问题歼七机着陆进场时飞行轨迹稳定性计算飞行轨迹稳定性沉浮稳定性要求短周期模态要求三种飞机的纵向动态品质计算和初步分析用自动器改善纵向短周期阻尼特性的分析歼教五、六,歼六正反尾旋特性以及现代后掠翼谭振华刘爬方振平罗荣增顾立行李云军余松涛方城金金长江范立钦周仕林周仕林徐瑞娟张子彦南航…     

多螺旋桨太阳能无人机横航向操稳特性研究

首先分析了大型高空长航时太阳能无人机由于超大展弦比和高效多螺旋桨带来的航向阻尼增量和航向操纵导数,接着分析了由此带来的横航向动态特性变化,并结合多螺旋桨的操纵特性,提出了多桨航向控制方法,最后进行了仿真验证.结果表明,分布式多桨布局对提高该类无人机的横航向稳定性有较大作用,以多桨的转速变化量最小为目标的最优化航向控制分配方法对超长航时飞行很有利.     

基于非线性控制分配的飞翼航向控制方法

研究了某无尾飞翼式布局飞行器采用升降副翼实现航向控制的操纵机理,分析了舵面的三轴耦合特性,提出基于非线性可达转矩集的飞行器操纵能力描述。在此基础上,对飞行控制系统进行模块化设计,利用经典控制方法设计出产生整个控制指令的基本控制律,然后利用基于微分进化算法的非线性控制分配器将整个控制指令合理地分配到各个舵面上,实现航向上的稳定与控制,仿真结果证实了该方案的有效性。     

直升机气动与操纵导数的频域辨识方法研究

对频域辨识求取直升机气动与操纵导数方法进行了探索与研究。建立了直升机横航向运动辨识数学模型,并介绍了频域辨识原理;利用直升机模拟器横向扫频飞行测试数据,进行了直升机横航向气动与操纵导数辨识,并对辨识结果进行了时域验证。结果表明,所建立的频域辨识方法正确、可行,具有一定的工程应用价值。