民机垂直飞行模式设计与仿真验证研究

自动飞行系统是现代民机的关键飞行系统,对降低飞行员工作负荷、提高飞行安全性具有重要作用。分析了自动飞行系统的俯仰和自动油门工作模式的相关适航规范设计要求,结合B737NG飞机的垂直飞行模式实例,分析了飞行模式的工作原理和设计方法。研究了一种综合飞行模式设计、仿真与验证一体的桌面式仿真平台,在飞行仿真模型的支持下,通过图形化输入界面接收操作事件输入、经模拟综合显示仪表反映飞行模式及当前飞行状态。通过起飞和进近着陆飞行过程的模拟,对上述仿真平台的功能进行了闭环验证。     

主动控制技术(ACT)验证机工程飞行仿真系统设计

研究一种我国自行研制、开发的用于ＡＣＴ验证机的研制和试飞的多功能工程飞行仿真系统,分析了系统的设计概念、原则和功能要求,提出了面向多功能要求（全数字实时飞行仿真、电传飞控铁鸟台综合试验、飞行训练模拟和工程飞行仿真）的总体设计和总体结构,研究了ＡＣＴ验证机动力学特性的建模、仿真和提高仿真逼真度的方法。研究和开发了工程飞行仿真的实时管理软件系统和人机（用户）接口。系统应用实践和试飞飞行员的评价表明设计是成功的,是一种性能／价格比高的工程飞行仿真系统。     

运载火箭测试仿真系统体系结构设计及实现

以CZ系列运载火箭为研究对象,开发了基于高层体系架构的全数字飞行仿真系统。通过建立运载火箭控制系统的数值仿真模型,围绕"模型实时驱动"这一核心功能设计了运载火箭全数字飞行仿真的总体结构并对其实现方法进行了描述,开发了Matlab-RTI中间件和OGRE-RTI适配器,较好地解决了数值仿真与视景仿真在高层体系中的集成并保证了系统的实时性。应用本方法完成的火箭飞行仿真系统已应用于某航天靶场的测发训练中,取得了较好的应用效果。     

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。     

基于T-S模糊的纵向飞行模型簇LQG控制器设计

为了使飞机飞行时状态变量稳定,以F/A-18模型参数为例,对飞行控制系统纵向飞行模型簇给出了T-S模糊控制与LQG控制相结合的变增益模糊控制方法,研究其状态控制与稳定性问题。首先采用输入输出反馈线性化方法,将非线性微分方程组表示的飞机纵向控制系统进行线性化解耦得到线性化方程组,然后用模糊控制方法对变换后的线性系统进行设计,并对所设计的飞行控制系统进行仿真。仿真结果表明,该方法解决了多变量非线性模型簇控制问题,基于T-S模糊的纵向飞行模型簇LQG控制器设计可以实现状态、输入扰动下系统自动调稳功能。     

船身式水陆两栖飞机起降飞行仿真研究

水陆两栖飞机地面和水面起降特性需要满足适航规章的要求,有必要在飞机方案的优化设计过程中建立准确的计算分析方法来开展评估,以保证飞机方案的适航符合性、降低设计更改风险。基于滑行艇水面滑行水动力分析方法、地面起落架多体动力学建模方法及 Matlab / Simulink 仿真环境,分别建立某船身式水陆两栖飞机水面、地面起降的飞行仿真模型,数学模型中包含飞机本体飞行力学模型、水动力模型或起落架模型,通过对算例飞机水面和地面起飞过程开展飞行仿真,得到飞机各运动状态变量、起落架参数、水动力等的时间历程,并与飞行试验、水池试验数据进行对比分析。结果表明:所建立的船身式水陆两栖飞机地面、水面飞行仿真方法达到了型号设计的精度要求,仿真结果与试验试飞结果吻合得较好。     

基于AMESim的直升机液压助力器建模与仿真

介绍了直升机飞行操纵系统典型液压助力器的组成和工作原理,对助力器静动态性能分析方法进行了研究。综合考虑不可忽视液压刚度、结构刚度、摩擦、泄漏等非线性因素对系统的影响,建立了基于AMESim的助力器模型。利用该模型对直升机飞行操纵系统样例液压助力器进行仿真分析,将仿真结果和试验结果进行验证对比,结果表明仿真数据和试验数据基本吻合,较好地反映了实际系统的性能。因此仿真结果可以为直升机飞行操纵系统液压助力器打样设计和结构优化提供理论分析依据。     

基于响应类型的直升机悬停状态显模型跟踪控制律设计

现代战场使用环境对直升机的飞行品质要求越来越高,使用电传飞控系统可大幅改善直升机的飞行品质,本文以电传飞控系统为研究对象,进行面向特定任务的具体指标要求的控制律设计。首先,根据ADS-33E飞行品质规范要求构造出满足悬停状态下俯仰轴ACAH响应等级1要求的指令模型;其次,以该指令模型构建显模型,通过反馈补偿算法进行跟踪偏差修正的模型跟踪控制律设计,最终得到整个闭环系统俯仰姿态满足飞行品质等级1要求的控制律构型和参数。通过MATLAB仿真验证了该设计方法的合理性和有效性。     

导弹激光引信可视化仿真系统设计与实现

介绍了导弹激光引信可视化仿真系统的总体结构、组成和主要功能,详细探讨了仿真系统中目标模型、激光波束视场模型、飞行弹道仿真模型和弹目交汇模型等关键环节的建模方法,并基于虚拟现实技术构建了一套用于测试激光引信配置方案的试验性平台,具有计算过程简单、仿真精度高及使用灵活的特点。目前该系统已在实际系统中应用,效果较好。     

民机自动飞行模式设计规范与适航性分析

民机自动飞行系统对降低飞行员工作负荷、提高飞行安全性具有重要作用.分析了自动飞行系统飞行模式设计的相关适航规范要求,研究了模式设计的基本方法和软件开发工具,以及适航符合性验证方法.开发了一种飞行模式设计与仿真平台,基于MATLAB/Stateflow设计飞行模式及其切换机制,采用MATLAB/GUI接收驾驶员操作输入,并调用飞行动力学模型进行实时仿真.形成一个集模式设计、仿真和验证一体化的闭环平台,可用于民机飞行模式的设计和适航性分析.     

机载总线控制管理计算机系统设计与研究

以某型飞机为模型,根据航空电子系统所要完成的多种飞行任务,机载总线控制管理计算机的功能和性能,进行了机载总线控制管理计算机的系统设计,并对该系统的可行性进行实验室的综合仿真试验研究,为机载计算机软硬件的模块化和层次化设计提供了设计依据。     

基于OODA环的对地攻击流程半实物仿真验证方法

针对无人机（UAV）机载设备和软件在不具备真实飞行环境下的对地攻击流程验证问题,提出了一种基于观察-判断-决策-行动（OODA）循环的对地攻击流程半实物仿真验证方法。首先,采用OODA环思想对无人机对地攻击流程进行分析,设计了一套基于OODA环的半实物仿真验证系统。然后,将无人机对地攻击流程精度模型分为感知、判断和攻击3种,建立了半实物仿真验证系统主要的精度模型。最后,运用该验证方法对某无人机的3个机载软件进行了试验,验证了该方法的有效性。该方法可以验证无人机对地攻击流程的设计效果,在飞机设计阶段为攻击流程的工程设计提供参考。     

某无人机爬升过程中燃油温度变化规律仿真研究

采用 RON95# 车用汽油或 100LL 航空汽油为燃料的中空长航时无人机在爬升过程中容易遭遇气阻。利用 Flowmaster 软件搭建某型无人机燃油系统的仿真模型,以实际飞行试验中的环境温度、初始燃油温度、初始燃油量、耗油率等参数作为边界条件,通过仿真得到飞行过程中油箱内燃油温度,并与实际飞行试验数据进行对比,验证仿真模型的可行性;利用该模型定量研究环境温度、燃油油量、耗油率、爬升速度等因素对燃油温度变化规律的影响。结果表明:对于某型无人机燃油系统,在连续爬升过程中燃油温度的变化受初始外界环境温度、爬升速度的影响比较大,而燃油油量、耗油率则对燃油温度变化的影响较小;初始外界环境温度越低、燃油油量越少、耗油率越快、爬升速度越大则燃油温度下降幅度越大。     

飞行模拟器建模、验模和性能测试与评估

仿真模型的精确度及仿真结果的置信度是飞行仿真系统研制中的关键和成功用于工程研究、人员培训的前提。主要介绍飞行模拟器仿真数学模型的特点,层次化、模快化建模方法,模型验证和性能测试与评估软件系统。     

基于飞行超限事件的飞行安全评估模型

为了提高航空公司对飞行安全的管理水平,建立了影响飞行安全的飞行超限事件层次结构模型,去除评价指标中定性的描述,使指标通过飞行超限事件发生率进行量化。利用改进的层次分析法（AHP）一致性校验算法,使AHP在给定的判断矩阵下,不需经过一致性检验,能够直接给出所要求的权重值,保证判断矩阵的一致性。通过对飞行超限事件历史数据进行飞行超限事件发生率统计,利用静态评价和动态评价分析飞行安全,并在．NET平台实现了评估模型,仿真实例验证结果表明了该方法的有效性。     

基于试飞任务单的轨迹仿真问题研究

阐述了基于试飞任务单的试飞轨迹仿真生成软件系统在辅助试飞管理中的重要作用,对该软件开发中所涉及到的一些新的问题和方法进行了研究。建立了带电传操纵系统飞机的数学模型,并针对试飞轨迹仿真生成中的逆问题,提出了一种基准控制带反馈调节的方法。简要介绍了轨迹仿真生成软件与任务单管理数据库软件的接口设计,对仿真结果进行了动态显示处理。     

航空公司飞行安全综合评估研究

人的因素是影响飞行安全的关键因素,并且各决策因素具有难以度量的不确定性.以机组人为因素为主要研究对象,利用SHELL模型建立飞行安全评估指标体系,并利用AHP方法计算评估指标体系中各个指标的权重;运用物元理论建立评估模型并利用该模型进行飞行安全综合评估,找出影响飞行安全的主要指标;通过实例验证所用方法的可行性、有效性.结果表明:所用方法可行、有效,能够最大限度地解决评估过程中的不确定性,可为航空公司进行飞行安全管理提供一个可行的方法.     

Butterworth滤波器在飞行控制系统设计中的应用

研究了基于Butterworth滤波器设计思想的控制器设计方法,将这种方法应用于某飞机纵向飞行控制的设计,并进行了鲁棒性仿真研究.结果表明:该方法设计简单,只需确定一个设计参数,就可对飞行控制系统进行初期阶段设计,具有较强的工程实用价值.