飞行试验中的飞行力学研究

说明了飞行力学天空在飞行试验中的地位；型号飞行中飞行力学研究的主要内容；飞行品质和大迎角飞行特性飞行试验研究以及第四代战斗机研制中需要飞行试验验证的几个飞行力学问题。     

飞机大迎角飞行问题研究综述

近距格斗在未来的空战格斗中仍不可避免,大迎角下精准且快速的机头指向能力是空优战斗机必须具备的基本特征,对提升飞机本身的生存能力和夺取制空权具有重要意义。本文根据国内外战斗机的大迎角特点,对大迎角气动特性、风洞试验方法、气动力建模方法、非线性飞行动力学特性分析方法、大迎角控制律设计、飞行试验等方法进行了综合论述,对未来大迎角飞行问题的研究方向进行了展望。     

战斗机大迎角气动特性研究技术的发展与应用

飞机布局的大迎角气动特性是决定飞行包线左边界的主要因素之一。飞行包线左边界区域的扩展增强了飞机的大迎角机动性和敏捷性，但是同时也极大地挑战着飞机的安全。几十年来，随着大迎角飞行研究技术的发展，战斗机飞行不断突破失速迎角附近及以上区域，将飞行左边界左移，扩大了飞行包线，减少了飞行限制，挖掘了战斗机的作战潜能。本文对战斗机大迎角飞行相关的气动特性研究技术，包括流动机理研究、数值计算方法研究、风洞气动试验、气动建模与数据库构建、气动与控制综合验证等关键技术的发展与应用进行了阐述。基于这些技术的发展，结合工程实践经验，提出了战斗机大迎角气动特性研究的整体思路和方法，包括大迎角气动力预先设计、气动力获取、气动力表达、气动力综合分析和气动-运动-控制一体化验证五个部分，以供相关装备研制参考。     

分叉分析在飞机非线性动力学中的应用

深入研究现代飞机大迎角下的线性动力学特性是当今飞行力学的重要研究内容。综述了非线性动力学系统定性方法中分叉问题的基本概念、数值计算方法和相关软件，重点介绍了分叉分析方法在飞机开环、闭环非线性动力学特性分析和大迎角控制律综合以及分叉控制方面的应用。     

电传飞控战斗机大迎角特性飞行试验

叙述了电传飞控第三代战斗机的“无忧虑”设计概念和大迎角特性飞行试验的必要性,在此基础上简要介绍了电传飞控第三代战斗机进行大迎角特性飞行试验的目的、试验中的预测研究体系、试验的程序和渐进逻辑,还介绍了试验中可能的技术风险以及试验风险的控制措施。对于了解和进行电传飞控第三代战斗机大迎角特性飞行试验具有一定的参考价值。     

先进战斗机大迎角运动特性分析和试验

描述了先进战斗机大迎角气动数据库的结构,介绍了使用全局稳定性理论对大迎角特性的预测分析结果和控制律的设计逻辑,之后进行了六自由度仿真计算,并根据飞行品质模拟器评价试验和自由飞试验结果对大迎角运动特性和控制律设计逻辑进行了验证。     

战斗机大迎角/过失速机动下的进气道气动特性

为掌握战斗机在大迎角和过失速机动飞行时进气道的稳、动态气动特性,采用基于动态嵌套网格的非定常雷诺平均Navier-Stokes （URANS）方程和大迎角风洞试验方法对某战斗机进行了研究,并通过大迎角和过失速机动飞行试验进行了验证。结果表明：大迎角稳态下进气道气动性能随迎角增大逐渐降低,天地相关性吻合良好,而计算仿真和飞行试验均捕捉了眼镜蛇机动下进气道的非定常迟滞效应。通过研究获得了战斗机在大迎角和过失速机动下的进气道气动特性,建立了过失速机动下进气道非定常非线性特性问题的研究方法。     

飞机大迎角飞行品质研究的进展

叙述了战斗机大迎角飞行品质研究的进展情况。说明了当代战斗机的作战环境和作战方式以及由此提出的大迎角机动飞行的背景。着重介绍了国外过失速区大迎角飞行品质研究的主要方面,飞行动力学机理,操纵效能,推力矢量及其控制律,飞行品质要求及其验证和评价方法,由此得出相应的结论。     

面向先进战斗机研制的风洞模型飞行试验技术

高机动性先进战斗机气动布局与飞控系统设计面临愈加严峻的流动/运动/控制耦合问题,大迎角飞行以及推力矢量等高新技术应用也使其在研制过程中面临更高的技术风险,风洞模型飞行试验是实现飞行器气动/飞行/控制一体化研究、降低研制技术风险的重要手段。介绍了低速风洞模型飞行试验技术原理及国内外发展现状,对试验技术主要特点及其在支撑先进战斗机研制中的作用、应用范围、应用阶段以及面临的主要挑战进行了分析,为试验技术发展和应用提供参考。发展和应用低速风洞模型飞行试验技术,有利于充分挖掘战斗机的气动性能与控制性能,降低试飞风险,是新一代战斗机研制、新技术工程化应用的重要支撑技术。     

过失速下俯敏捷性及纵向控制效能需求研究

结合飞行安全和作战效能需求,对过失速战斗机的大迎角/过失速迎角下俯敏捷性指标及纵向控制效能需求进行了研究.为了满足飞行品质和过失速敏捷性指标要求,采用非线性动态逆方法设计了某推力矢量飞机快回路和慢回路飞行控制律.在此基础上,根据过失速下俯敏捷性和滚转敏捷性指标要求,对所需的最小俯仰推力矢量偏角进行了计算分析,所得结果对先进战斗机的设计有一定的参考价值.     

俯仰敏捷性评估与影响因素研究

建立了现代高机动性能战斗机俯仰敏捷性仿真计算数学模型和机动飞行时的操纵动作，以Ｆ－１６战斗机为例，计算并讨论了初始飞行状态以及飞行控制系统参数对战斗机俯仰敏捷性的影响。结果表明，选择适当的飞行状态，有利于更好地发挥飞机的俯仰敏捷性；降低飞机整体系统的阻尼，将有利于提高飞机的俯仰敏捷性；控制系统有关参数的设计，除考虑飞行品质要求外，还需综合考虑飞机敏捷性等方面的要求。     

关于飞机功能敏捷性尺度的计算

介绍了战斗机功能敏捷性尺度，即空战周期，动态速度转弯图，相对能量状态，指向余度及其计算模拟方法，给出了这些指标的衡量战斗机空战性能时的作用，并以Ｆ－１６及Ｍｉｇ－２９飞机为，具体的计算，模拟和分析，结果表明，必须用功能敏捷性的几个尺度才能完整地反映某架飞机的功能敏捷性，用功能敏捷性尺度测量了飞机本体和飞机控制系统组合的能力，且计算结果对操纵方案敏感。这一工作对我国新一代战斗机的空战性能评估具有一定     

飞机敏捷性与空空导弹攻击区综合研究

基于飞行力学与控制,导弹制导与攻击区,计算机仿真等理论和技术,针对飞机的三轴方向提出了一种敏捷性矢量的估算方法,建立了求解攻击区的弹道方程组,并利用二分法求解导弹攻击区,通过数值计算求得两种情况,（即无敏捷性载机地敏捷性目标,敏捷性载机对无敏捷性目标）下空空导弹攻击区,并对计算结果进行了分析,得出飞机敏捷性对导弹攻击区和影响规律和最优攻防策略,为空战决策和新型飞机的预研设计提供了参考。     

战斗机扭转敏捷性计算分析

介绍了战斗机扭转敏捷性概念及其尺度。为计算扭转敏捷性指标,提出了确定T_(RC90)指标的仿真计算方法。通过对某战斗机的实例计算,反映出该机的扭转敏捷性与机动性,操纵性之间的关系,其变化规律类似于国外飞机的试飞结果。但由于在仿真计算中作了某些假设,特别是未考虑驾驶员动力学特性和操纵系统动力学特性,故所得结果有待于今后在固基模拟器上验证、改进。     

飞机敏捷性尺度计算方法研究

利用非实时，非线性六自由度仿真软件，对战斗机瞬态敏捷性评估中有关尺度的计算方法进行了探讨。仿真所用的数学模型包含了典型的数字式飞行控制系统，伺服作动器，大迎角气动特性及发动机推力与减速板阻力的动态模型，最后对扭转敏捷性，俯仰敏捷性和轴向敏捷性的计算方法分别给出了简要的研究结论。     

下一代战斗机设计中的几个飞行力学问题

综述了下一代机设计中的超音速巡航和隐形，敏捷性与过失速机动和空战模拟等几个飞行力学问题，讨论了这些问题提出了背景，每个问题中涉及的飞行力学内容，介绍了国内外在这些方面的进展，着重讨论其中的过失速机动的机理，典型飞机的非线性控制律设计以及建立作为战斗机作战效能评估所用的空战模拟软件，并在其设计中应当考虑的几个主要问题，而由此得以相应的结论。     

先进战斗机全动V尾抖振动强度设计与验证

大迎角（AoA）机动飞行能力是先进战斗机的标志性指标之一，中国先进战斗机采用V型垂尾布局的气动设计方案，可充分实现其良好的大迎角机动可控飞行。飞机在大迎角机动飞行时，前机身分离流所产生的高强度脱体涡破裂后产生的非定常扰流将不可避免地打在V型垂尾翼面上，导致V尾结构发生严重的抖振，这不仅会影响飞机的飞行品质等性能，还会导致V尾结构的疲劳损伤，大幅增加飞机的使用维护成本。本文详细阐述了其研发设计过程中攻克的以下关键技术：全动V尾抖振风洞试验"刚/弹"组合模型的设计技术与风洞试验方法，抖振风洞试验的动态测试结果向飞机尺度进行相似转换的原理；基于RANS/LES混合算法进行V尾结构抖振响应的CFD/CSD耦合计算方法；基于正加速度反馈（PAF）的V尾抖振响应压电控制技术；V尾抖振动态疲劳载荷谱的编谱方法与试验实施方案。本文为解决中国先进战斗机、无人机V尾结构抗抖振动强度设计与验证建立了一套较完备理论分析技术、设计准则和试验方法。     

飞行控制系统设计方法现状与发展

飞行控制系统设计是飞机设计的一项重要内容,它的先进性很大程度上决定了飞机的先进性。首先,概述了飞行控制系统及控制律的设计过程;然后,对国外先进飞机控制律设计现状进行评述。飞行控制律的设计存在两类主要的方法:经典设计方法和多种先进控制方法。着重论述了目前国内外在飞行控制系统设计中重点研究和发展的几种方法,包括最优控制、动态逆控制、鲁棒控制和智能控制等的基本原理、应用现状和工程实现问题,并指出多种方法综合控制是控制律设计的发展方向。     

功能敏捷性评估与影响因素研究

建立了现代高机动性能战斗机功能敏捷性仿真计算数学模型，并以Ｆ－１６战斗机为例，对其功能敏捷性尺度－－空战周期时间和相对能量状态进行了数字仿真研究。结果表明，不同初始飞行状态对飞机功能敏捷性有显著影响，改善和提高发动机性能，合理设计和选取飞机的控制系统和机动飞行中的操纵动作，将有利于发挥飞机敏捷性功能。