大型运输机大气紊流动态响应计算(离散紊流、纵向)

本文采用(1-cosine)型离散突风,针对本机和B707机的起飞、爬升、巡航和着陆四个飞行阶段和各种航程及紊流情况,计算了开环系统和考虑驾驶员作用的闭环系统的各种响应特性。在求解各个响应量的变化过程时,采用了平移函数的概念,从而避免了冗长的积分运算和由积分步长带来的计算误差。依据Kpe~(τs)的驾驶员模型,着重考虑了K_p大小对响应量的影响,并认为在一般情况下采用中等水平的驾驶动作较为合适,而在着陆状态中,应采用更大的K_ρ才能抑止速度的沉浮特性。     

大型运输机大气紊流动态响应计算(离散紊流、横侧向)

本文针对所选定的各种航程、紊流情况和飞行状态,计算了在(1-cosine)型离散突风的作用下本机和B707机的横侧向飞行品质。同时还考虑了本机驾驶员和操纵系统的影响。选定了在各种飞行状态下为使闭环系统获得稳定性能的KPMIN,KPMAX值和为使系统获得最小ISE的K_(pop)值。并认为在起飞和进场飞行状态下,在K_(pop)范围内作粗暴型控制即可使闭环系统获得比较满意的结果,而无需引入超前和滞后的作用。     

大型客机驾驶舱/客舱振动舒适性评估

通过某大型客机飞行测试，获得驾驶舱/客舱典型区域振动环境。根据ISO 2631-1:1997标准规定的频率计权加速度计算方法，对滑跑、起飞、爬升、巡航、下降、着陆和滑行等7种典型状态下，驾驶舱飞行员座椅和客舱前/中/后排座椅位置处的全身振动(WBV)加速度均方根值进行了计算与分析。依据标准中的计权加速度与舒适性等级对照关系，对各状态/各区域的人体振动舒适性进行了评估。结果表明，客舱在不同飞行状态不同区域的振动舒适性等级不同。从飞行阶段来看，在滑跑、爬升、巡航、下降和滑行阶段，所有舱位基本处于“没有不舒适”或“有点不舒适”等级，尤其是占据客机大部分飞行时间的巡航阶段，所有舱位都达到“没有不舒适”等级。但起飞和着陆阶段，所有舱位振动舒适性较差，驾驶舱和后排只得到了“非常不舒适”的评估等级；从舱位分布来看，中排区域的振动舒适性最佳，在大多飞机阶段都达到了“没有不舒适”或“有点不舒适”评估等级。前排区域舒适性也相对较好，只有在着陆阶段降为“不舒适”等级，而驾驶舱和后排相对较差，特别是驾驶舱在滑跑、起飞和着陆阶段，只得到“不舒适”或“非常不舒适”的评估等级。     

低层风切变对大型运输机动态特性的影响

本文采用水平向风速沿高度线性变化的风切变模型对某大型喷气客机在低层风切变中的动态特性进行了计算和分析。计及了飞行状态和航程的影响,也考虑了上升和下降气流的影响。分析结果表明,在仅有水平向风切变的情况下,对于不同航程和飞行状态,飞机承受正梯度水平向风切变的能力非常相近(σ_u~(*)=1)。当u_W~′>0时,随|u_w~′|的增加,飞机扰动运动趋于非周期不稳定运动。当u_w~′<0时,随|u_w~′|增加飞机扰动运动趋于振荡不稳定运动。在存有正梯度垂直向风切变情况下,对于不同的航程和飞行状态,飞机承受总的风切变的能力非常相近(σ_T~(*)=1);在存有负梯度垂直向风切变的情况下(W_w~′<0),对于不同的航程和飞行状态,无论对于正或负梯度水平向风切变,其承受负梯度垂直向风切变的能力(W_w~′(*))非常相近。无论对起飞或着陆状态,正梯度水平向风切变属危险情况。     

紊流风场下的无人机飞行状态卡尔曼滤波估计

为了模拟紊流风场下的无人机飞行状态响应,减小紊流风场对无人机飞行速度的影响,使用数值法建立了紊流风场有色噪声模型,生成了符合大气紊流相关特性的紊流风场并对其进行数值仿真。在此基础上,通过状态扩增处理将系统噪声白化,设计出一种基于有色噪声的无人机飞行速度卡尔曼滤波器,该滤波器解决了基本卡尔曼滤波仅适用于白噪声的情况。仿真结果表明,使用此滤波器可有效减小紊流风场对无人机飞行速度的影响,进而满足飞行速度控制输入的精度要求。     

用于直升机在大气紊流中的旋翼状态反馈控制

发展了一种集成旋翼状态反馈(Rotor-State Feedback,RSF)控制的飞行控制系统,以提升直升机在大气紊流环境中低速飞行时的飞行品质。基于经典显模型跟踪控制系统,对机体和旋翼状态反馈增益进行协同设计,以综合优化旋翼/机体耦合动稳定性和直升机在飞行品质相关频率范围(1~12rad/s)内的紊流缓和能力。同时,设计了一个旋翼前馈控制以增强直升机的操纵响应特性。对直升机飞行品质的线性分析表明:RSF控制的引入能够在实现旋翼/机体耦合动稳定性控制的同时使滚转和俯仰通道的指令跟踪延迟时间分别降低21.87%和25.82%,扰动抑制带宽分别提升243.22%和72.56%。最后以飞行试验验证的高阶非线性飞行动力学模型进行数值模拟验证控制系统。结果表明:RSF控制的引入使直升机滚转、俯仰角速率对紊流响应的标准差分别降低55.68%和26.81%。集成RSF的控制系统能够提升直升机在紊流中的飞行品质。     

JJ—7飞机对大气紊流的纵向响应

本文采用连续大气紊流的Dryden模型,对JJ-7飞机在晴空大气紊流作用下的纵向响应进行了较详细的计算及分析.得出一些有益的结论。计算结果表明,晴空大气紊流对JJ-7飞机的影响不大,在实际飞行中飞行员是可以接受的.     

六自由度飞行实时仿真和功率谱法比较

大气紊流是飞机巡航状态中影响飞机运动的主要大气扰动现象,以奖状飞机和波音747为例,研究飞机受大气紊流影响所产生的飞行姿态变化。使用了两种方法进行飞行仿真,一种是基于六自由度飞行力学方程的实时仿真法,另一种是基于线性化小扰动方程组的响应频谱法。通过与试飞数据进行比较,分析两种方法的优缺点。研究表明,六自由度飞行实时仿真可以更好地模拟大型飞机大气扰动下的飞行状态,较准确地表征各项参数变化特性。     

二维紊流场对飞艇水平面内运动影响研究

大气紊流是影响高空飞艇水平面内巡航的重要原因,传统Dryden模型采用谱分解定理,只能生成一维大气紊流模型,对于高空飞艇复杂的飞行运动来说,生成二维紊流风场模型是必要的.基于紊流场的空间相关特性,采用离散自递归方法构建风场模型,然后结合风速矢量三角形关系式,建立扰动下的飞艇动力学模型,再对该模型进行水平竖直解耦.仿真结果表明,大气紊流作用在飞艇上的力会使飞艇较大程度地偏离其运动航迹,呈不稳定的随机波动状态.因此,构建高空飞艇动力学模型时,要充分考虑大气紊流的影响.     

涡轮基组合动力与火箭的耦合特性分析及匹配优化设计

基于高斯伪谱航迹优化方法,建立了"火箭辅助型涡轮基组合动力"的飞行器/推进系统匹配分析方法,针对地面水平起降、以马赫数5巡航的高超声速飞行器,以巡航航程最远为目标,完成了涡轮基组合动力（TBCC）与火箭的耦合特性分析及匹配优化设计。研究结果表明：对于可行的TBCC方案（起飞推重比为1.0）,引入合适推力的火箭有助于提升加速爬升段的总效率并降低质量消耗,且对巡航航程有着一定的提升（4%起飞重量推力火箭可增加航程0.97%）;对于不可行的TBCC方案（起飞推重比为0.8）,引入火箭不仅可实现推进系统方案的收敛,且其巡航航程相比可行的TBCC方案最多可增加7.9%。考虑到TBCC较大的"死重"和较低的单位迎面推力对巡航性能的不利影响,结构质量占比为25%的巡航型飞行器建议采用"13%起飞重量推力火箭辅助起飞推重比为0.7的TBCC "推进系统。相比之下,结构质量占比为55%的加速型飞行器建议采用" 5%起飞重量推力火箭辅助起飞推重比为0.98的TBCC"推进系统。     

深化改革健康发展打造民航强国解析2003年中国民航关键词

如果以飞行进程论,2002年开启改革发展新航程的中国民航,正由起飞爬升转入高速巡航。2003年的飞行状况,在很大程度上将决定未来的中国民航能否飞得更高、更远     

基于雷达谱宽和紊流模型的风场飞行风险预测

为了及时规避危险风场,确保飞行安全,需要向驾驶员和指挥员提供更详细的风场信息。使用多普勒气象雷达的谱宽数据,结合紊流场分布模型,可以对所探测风场的紊流强度进行估计;利用紊流强度完成了符合统计规律的风场数字重建;然后根据飞机飞行参数进行风场飞行仿真,引入振动总量评价指标对所得到的风场响应进行安全性和舒适性评价,最后给出了可视化结果。结果显示,相比于传统谱宽数据,该方法能提供更为易用和准确的风场信息。     

X-47B战术技术指标分析研究

X-47B是舰载起降的无尾飞翼布局自主攻击机,是未来作战飞机的一个发展方向。本文以逆向设计方法,分析研究了X-47B演示验证机的战术技术指标,其中包括最大起飞重量、飞行包线、航程、隐身特性等指标。目的为了揭示类似无人作战飞机的发展远景。     

高马赫数飞机全剖面航程性能估算方法

文中将典型巡航型高马赫数飞机分为起飞滑跑阶段、加速爬升阶段、巡航飞行阶段、俯冲飞行阶段和滑翔返回阶段、降落滑跑阶段等若干阶段,在对不同阶段进行受力分析基础上,对各个阶段的航程性能估算方法和各阶段的质量变化处理方法进行了理论推导,形成了适用于高马赫数巡航飞机概念设计阶段的全剖面航程性能估算和质量处理方法。最后,通过具体算例分析,对一款巡航速度Ma3.5的高马赫数飞机性能进行了估算分析,验证了方法的有效性。     

适用于直升机飞行力学分析的三维空间大气紊流模型

发展了一种新的适用于直升机飞行力学分析的三维空间大气紊流模型。采用Dryden紊流模型生成给定空间点的时域离散紊流速度,在速度坐标系框架下,横向和垂向采用统计特性守恒的高斯插值法进行紊流场空间扩展,而沿速度的纵向采用时间序列延迟法扩展紊流场,最终形成覆盖直升机各个气动面的三维空间大气紊流速度场。将本文计算结果和国外经过飞行仿真验证的二维空间紊流模型结果进行对比分析,验证本文模型的有效性和正确性,研究二维和三维空间紊流模型的区别。结果表明:本文模型改善了二维空间大气紊流模型对俯仰角速度、横向速度和航向角速度响应计算幅值偏小的缺陷;紊流引起的直升机响应幅值随飞行速度和紊流强度的增加而增大,随飞行高度的增加而减小。     

基于有理谱法的大气紊流仿真及应用研究

根据飞行仿真、控制律设计等应用需求,采用有理谱法建立了基于大气紊流Von Karman模型的有理式模型结构。对不同阶次有理式模型精度的对比分析研究表明,五四模型在整个频率范围内更为接近Von Karman模型。采用五四模型可更为精确地反映大气紊流高频特性对弹性飞行器运动及弹性振动特性的影响,并将五四模型应用于飞行仿真,分析了大气紊流对飞机纵向运动的影响。研究结果表明,该模型具有工程实用性。     

在“飞机对连续大气紊流的响应”中过载特性的确定

为了弥补现有技术资料中的欠缺,本文提出了在“飞机对大气紊流的响应”中过载特性的计算公式,这是通过寻找过载对紊流的传递函数而获得的。并且探讨了当自动控制系统中引进了过载反馈信号吋,闭环系统对大气紊流的响应特性的确定。     

“音速巡航者”将改变世界飞行方式

如果说“音速巡航者”能够成为现实，主要是得益于人们对于提高飞行速度和飞行品质这一永恒主题的追求。现代技术的进步，使得以有吸引力的成本生产一架音速巡航飞机成为可能。“音速巡航者”将以更快的速度、更远的航程改变世界的飞行方式     

大型民机巡航状态下头部流动特性实验研究

高速巡航飞行时,机头的流动特性对大型民机的耗油率以及驾驶舱的舒适程度都有影响,民机高速巡航飞行时要求飞机头部尽可能不存在分离流动,高速气流在机头舷窗位置不出现激波。通过风洞试验．在FD-12高速风洞中得到了某民机头部的压力分布、彩色油流照片以及PIV宅间流场显示结果。试验结果表明：在巡航状态下,机头表面主要是附着流动,来流马赫数为0．82时,机头舷窗后方局部出现超声速区。     

基于有理谱法的大气紊流仿真及应用研究

根据飞行仿真、控制律设计等应用需求,采用有理谱法建立了基于大气紊流Von Karman模型的有理式模型结构。对不同阶次有理式模型精度的对比分析研究表明,五四模型在整个频率范围内更为接近Von Karman模型。采用五四模型可更为精确地反映大气紊流高频特性对弹性飞行器运动及弹性振动特性的影响,并将五四模型应用于飞行仿真,分析了大气紊流对飞机纵向运动的影响。研究结果表明,该模型具有工程实用性。