飞行管理系统性能计算策略分析

根据飞行管理系统机载软件对于性能计算的需求,提出了理论公式计算方法和插值计算方法,对于传统的理论公式计算方法进行了延迟时间数据分析.对以上两种计算方法分别从计算过程、软件工程、系统工程三个方面进行了分析和比较后得出,插值计算方法在机载飞行管理系统软件中是比较合理的方法.针对大型客机先进的航空电子系统,描述了以上两种计算方法分别在电子飞行包软件和飞行管理机载软件中的不同应用和联系.     

吸气式高超声速民用运输机概念设计

介绍了高超声速民用运输机的概念设计方案。通过对气动布局、推进系统、全机重量的分配等方面进行初步分析和计算,完成了飞行性能的多轮数值计算,得到了满足初始任务需求的设计方案和飞行轨迹,并形成了快速的概念方案设计方法。     

航天飞机自动着陆轨迹优化设计

采用沿约束轨迹的推演计算方法及优化原理对航天飞机自动着陆飞行轨迹进行优化设计。首先根据过载、垂直下降率、连续性和平稳性要求确定飞行轨迹的基本形状，然后采用两点边值优化方法对轨迹参数进行优化设计以获得理想的接地动压。与传统的和制导系统联系在一起的轨迹设计方法相比，该方法具有简便、快速、可重复使用、鲁棒性强等特点。     

飞行管理系统及其飞行轨迹的优化生成

飞行管理系统是新一代飞机最重要的技术特征。本文首先简单介绍了飞行管理系统的产生背景、基本组成及其功能,然后对飞行管理系统的发展进行了说明。飞行管理系统是区域导航系统和性能管理系统的高度综合,其核心问题就是优化飞行轨迹的生成和实现.文中指出优化飞行轨迹的生成是飞行力学工作者主要的研究问题,最后阐述了飞行管理系统的发展前景,并对我们目前进行的工作作了简要介绍。     

基于DSAS算法的直升机贴地飞行在线航迹规划

通过改进优化传统A*算法,利用动态稀疏A*搜索(DSAS)算法在线设计了直升机贴地飞行轨迹.该算法采用逆向搜索方式规划航迹,在遇到新生探测威胁时,只需局部调整受到影响的航迹,减少了重新规划的范围,提高了搜索效率.此外,在生成节点时考虑了直升机性能及飞行约束,优化了搜索范围;并且根据影响贴地飞行航迹性能的各种因素,设计了航迹代价计算方法;利用层次分析法结合专家分析计算得到最优代价权值.仿真结果表明,该方法在线设计的飞行轨迹能够较全面地满足避障、贴地功能,相比稀疏A*搜索(SAS)算法节省了计算时间.     

飞行管理系统机载性能数据库应用技术研究

飞行管理系统(FMS)在垂直轨迹预计、垂直导航参数信息预报和垂直导引功能方面对飞行性能数据计算提出了大量需求,为了高效管理和实时使用飞行性能数据,提出了设计与创建机载性能数据库,分析了性能管理中机载性能数据库的组成、表结构、数据库文件生成与加载过程。提出采用性能数据库管理功能,进行读取、索引、查询、插值等方式处理性能数据,提高了飞行管理机载软件实时计算效率,有力地支持了机载软件工程化开发和系统验证。     

放宽静稳定电传客机纵向短周期品质评定方法

民用客机强调飞行的安全性和舒适性,由于设计与使用的特点,其短周期模态的自然频率、操纵灵敏度与带宽均较低,时间延迟较大,且一般采用不同于军用运输机的控制律构型。提出以军用规范作为参照的电传客机飞行品质评定及适航审定方法,是现代民用客机飞行控制律设计的关键问题。为改善某放宽静稳定构型客机的短周期飞行品质,设计了迎角、C^*和过载构型飞行控制律。按咨询通告AC25-7A所给出的操纵品质等级评定方法(HQRM),采用等效系统评定法、高阶频域法和高阶时域法评定了闭环飞机的短周期飞行品质及适航符合性。结果表明,军用规范条款对时延和带宽的限制对于客机可适当放宽。对于迎角构型,等效系统参数准则、带宽准则和俯仰速率响应准则均适用;过载构型评定应采用等效系统参数准则、俯仰速率响应准则;C^*属非常规响应构型,应采用带宽准则和俯仰速率响应准则评定。     

大型运输机横航向飞行品质要求探讨

首先依据国内外一些现代大型运输机的试飞结果、地面模拟试验数据及仿真计算数据,探讨了GJB185对大型运输机横航向飞行品质要求的合理性;其次从理论公式出发,分析了影响品质指标的主要因素;最后根据大型运输机的特点,对部分飞行品质指标提出了一些建议。     

制导炸弹发射区研究

基于小型制导炸弹(炸弹+制导)气动特性、动力学方程、制导律、目标运动模型及发射区计算等飞行数值仿真模型与算法,在炸弹发射状态一定的情况下,通过不同的炸弹轨迹倾角、偏航角和目标运动的组合,仿真计算了大量的发射区.利用仿真软件C++与Matlab,能够较为直观地比较目标在运动状态不同情况下制导炸弹的发射区和6-DOF飞行轨迹.所得结论可为制导炸弹精确打击目标提供依据,提高了制导炸弹的作战性能.     

飞行管理系统中飞行计划模块的功能设计与仿真实现

飞行计划模块包括飞行计划管理、航迹优化计算、飞行中实时执行等子功能模块。首先研究了飞行计划的人工创建、自动创建、状态管理等功能模块的实现方式;然后研究了水平航迹(水平计划)合成、三维航迹(垂直轨迹)优化和四维航迹生成模块的实现方式;对于飞行计划的实时执行功能模块,研究了由于危险天气、空管限制、飞机构形等因素限制而进行计划偏离、直飞、等待、激活备用计划、航路备降、盘旋等待等功能模块的实现方式;最后以波音737-800飞机的相关数据为例进行了仿真计算,研究结果可为飞行管理系统的研究提供参考。     

遗传算法在试飞科目最优排序问题中的应用

以试飞科目间总的过渡耗油、耗时最省为性能指标，应用基于生物界自然选择机制和自然遗传机制的遗传算法，对试飞科目的最优排序问题进行了研究。介绍了遗传算法用于组合优化问题的基本原理和技术方法，根据试飞科目的最优排序问题的特点，构造了适当的适应度函数，对选择算子、交叉算子等进行了改进，充分利用了谝算法的工程性强、应用范围广等特点。仿真计算所得结果表明，应用遗传算法合理安排试飞科目次序，,可节省试飞耗油、耗时、减少试飞成本，提高试飞效率。     

基于三维空域网格的低空飞行航迹战略规划方法

针对复杂低空环境下航空应急救援飞行安全问题,提出了一种基于三维空域网格的飞行航迹战略规划方法。将空域网格化分成多个飞行航迹节点,同时考虑地形、气象、飞行规则以及航空器性能等多种约束,使用改进的A*算法搜索单个航空器的最优飞行航迹。在单个航空器初始飞行航迹基础上,结合时间窗原理,提出两种方法解决了多机无冲突航迹战略规划问题。最后,通过案例仿真验证了方法的有效性。     

飞行器神经元控制系统的研究与设计

提出了一种基于神经元网络的飞行控制系统设计方法 ,该方法设计的神经元飞行控制器具有良好的鲁棒性 ,使飞行器在整个飞行包络内都能保持某种最优的操纵品质。给出的计算机仿真结果显示出神经元网络作为飞行控制器在处理飞行器参数大范围变化的非线性特性方面具有潜在的优良品质     

飞行控制系统优化设计方法

提出了现代飞行控制系统的优化设计需考虑驾驶员的操纵行为和生理限制,才能进行人－机组合优化设计,建立了驾驶员最优控制模型,提出飞行控制系统优化设计目标函数和设计方法,并通过对某飞机飞行控制系统的优化设计和人－机闭环系统的动态仿真研究,证明了所提出了的设计方法理论上是正确的,工程上是可行的。     

多级飞行控制系统设计

 现代飞行控制系统设计中,如果同时考虑三轴模型,要实现实时最优控制是非常困难的,因为飞机短周期运动三轴模型阶数通常是七、八阶,要实现最优控制,就得实时求解相应维数的Riccati方程,这对于阶数较高的系统是非常困难的,甚至根本无法实现。但是,如果系统维数很低,实时求解相应维数的Riccati方程则可望实现。因此,将原高阶系统分解成若干相互关联的子系统,进行递阶分级控制,这样子系统的维数将大大低于原系统维数,并且各子系统的最优控制计算可分别由各子系统的计算机完成。由此,飞行控制系统的最优设计实现将成为可能。     

操纵品质的鲁棒飞控系统设计

利用对误差函数加权的最优控制,提出了具有固定增益的鲁棒飞行控制系统的设计方法。用该方法设计的控制系统不仅具有稳定的鲁棒性,而且具有操纵品质的鲁棒性。本文研究了该鲁棒飞行控制系统在全飞行包线内的稳定性,还对某歼击机设计了鲁棒飞行控制系统。设计和仿真表明了该方法的简便性和有效性。     

Multipoint optimization on fuel efficiency in conceptual design of wide-body aircraft

Aircraft conceptual design optimizations that maximize the performance at a design condition (single-point) may result in designs with unsatisfying off-design performance. To further improve aircraft efficiency under actual flight operations, there is a need to consider multiple flight conditions (multipoint) in aircraft conceptual design and optimization. A new strategy for multipoint optimizations in aircraft conceptual design is proposed in this paper. A wide-body aircraft is taken as an example for both single-point and multipoint optimizations with the objective of maximizing the specific hourly productivity. Boeing 787-8 flight data was used in the multipoint optimization to reflect the true objective function. The results show that the optimal design from the multipoint optimization has a 7.72% total specific hourly productivity increase of entire flight missions compared with that of the baseline aircraft, while the increase in the total specific hourly productivity from the single-point optimal design is only 5.73%. The differences between the results of single-point and multipoint optimizations indicate that there is a good option to further improve aircraft efficiency by considering actual flight conditions in aircraft conceptual design and optimization.     

一类最佳飞行轨迹的计算

 本文给出了一种简化的直接多重打靶算法,并讨论了该算法在求解一类最佳飞行轨迹上的应用。数值计算结果表明,本文所给的算法收敛性好,对初值无很高要求,因而避免了在计算之前对问题进行冗繁的解析分析。     

燃料电池无人机能源管理与飞行状态耦合

开展了燃料电池/锂电池（简称燃锂）混合动力无人机的能源管理与飞行状态耦合研究。综合顶层飞行任务规划与底层能源系统管理，以动力系统模型为耦合点联立能源系统与无人机运动方程，建立能源状态与运动状态耦合模型。针对燃锂混合最紧密的爬升过程，以迎角、转速和燃料电池的放电功率作为控制变量，建立了燃料消耗最小的能源管理与航迹规划耦合最优控制问题，研究不同爬升高度对最优控制过程的影响，并与模糊控制能源管理策略进行对比分析。针对大功率短时爬升和小功率长时巡航的典型任务特点，建立了燃锂最优混合问题。研究了最优的锂电池容量和燃料电池功率水平的混合量，以及爬升和巡航两阶段最优功率分配和飞行状态，分析了不同巡航目标高度对最优混合量和飞行状态的影响。结果表明：采用能源与航迹耦合的最优控制策略在给出最优功率流分配的同时，能够很好地兼顾飞行状态控制；对燃锂混合和飞行状态的综合优化可以有效地处理爬升和巡航阶段的能源需求矛盾，在给出最优燃锂混合量和飞行状态的同时，降低整个任务过程的燃料消耗。