民用飞机PIO工程预测准则及试飞方法研究

驾驶员诱发振荡(PIO)是备受关注的适航安全性问题之一.以某民用飞机为研究对象,设计阶段通过工程预测准则计算分析其Ⅰ类、Ⅱ类PIO趋势,适航验证阶段参考AC25-7A给出民用飞机的PIO试飞方法与评价标准.通过试飞验证的飞行数据,结合飞行员评价,表明该民用飞机在试飞期间不存在PIO趋势,满足CCAR25规章要求,且试飞结果与理论预测结果一致.     

听试飞员讲述——我驾“新舟”600首飞

2008年10月9日,在中国飞机城阎良圆满完成了国产新舟600的首次试飞。担任这次首飞和保障任务的是试飞团副团长、特级试飞员邓友明,试飞团二大队副大队长、一级试飞员袁志鹏,该院副院长、试飞团团长、国际试飞员张景亭三人组成的首席试飞员小组。这次试飞标志着:新舟600飞机从此正式转入了适航验证试飞阶段。笔者有幸经历了首飞的整个过程,并在首飞后第一时间采访了担任新舟600首飞任务的首飞试飞员袁志鹏。让我们跟随试飞员一起,走进首飞,走进新舟600。     

运输类飞机PIO试飞方法研究

基于CCAR-25-R4《运输类飞机适航标准》要求,结合FAA咨询通告AC25-7C《运输类飞机合格审定飞行试验指南》,叙述了驾驶员诱发振荡(PIO)的分类,以及运输类飞机PIO的合格审定试飞要求,分析了PIO试飞方法、试验点的选取原则、试飞评定准则、注意事项和风险规避措施等,可为民用飞机的PIO试飞提供参考。     

利用模拟试验研究APC预测准则的适应性

使用多种飞机系统构型的人机耦合(APC)振荡地面模拟试验数据,研究各种Ⅰ类、Ⅱ类APC预测准则的适用性,通过对比分析试验中试飞员评分结果和各种准则计算结果,得到APC预测准则与试飞员APC趋势评分的符合率。研究结果表明,现有的APC预测准则并非预想的那样有效,进而针对APC预测准则和模拟试验提出改进建议。     

基于序列二次规划的PIO易感性时域评估方法

时域Neal-Smith准则是评估PIO易感性比较理想的量化准则,但驾驶员的自适应特性给该准则的使用带来了困难。以某机型为算例,将序列二次规划算法应用于时域Neal-Smith准则,对其PIO易感性进行了评估。评估结果表明,将序列二次规划算法用于时域Neal-Smith准则来评估飞机的PIO易感性是可行的。     

电传飞机横向Ⅱ类PIO趋势预测技术应用研究

针对电传飞机横向Ⅱ类PIO对着陆阶段飞行安全的致命影响,通过分析副翼舵面速率限制成因及产生的效应,结合电传飞控闭环系统稳定性原理,对提出的由速率饱和引发的Ⅱ类PIO趋势时域预测方法进行型号工程应用探索。通过对应用实践中典型电传飞机的着陆试飞数据进行分析和评估,给出了试飞结论和设计改进建议。应用结果表明,该方法分析结果正确、合理,与飞机实际响应一致,能够用于预测由副翼速率饱和引发的横向Ⅱ类PIO趋势。将该方法的应用从理论分析拓展到工程实践,对保障电传飞机试飞安全和优化设计具有一定的指导作用。     

驾驶员模型对驾驶员诱发振荡评估结果的影响

在飞机设计中,应用不同的驾驶员模型来预测驾驶员诱发振荡(PIO)是避免人机系统出现不良耦合的重要途径之一。以人-机闭环系统为研究对象,以某一电传飞机为例,采用Ⅱ型PIO的开环发生点OLOP评估准则,分别使用增益驾驶员模型和修正Neal-Smith驾驶员模型对人机闭环系统中的PIO易感性进行了分析、评估,对比研究了不同驾驶员模型对OLOP评估准则评估结果的影响。仿真结果表明:不同的驾驶员模型对Ⅱ型PIO评估准则(OLOP)的评估结果有较大的影响,相同驾驶员模型下不同的驾驶员增益对评估结果也有影响。在使用OLOP评估准则时应充分考虑驾驶员模型对评估结论的影响。     

民用飞机验证类试验/试飞中构型差异管理策略研究

在民用飞机研发过程中,构型差异管理是适航验证类试验/试飞过程中进行的必要动作,用以评估当前设计构型能否满足试验/试飞进行的要求以及试验/试飞的适航代表性。从单机设计构型要求、适航验证类试验/试飞要求、型号设计构型、单机设计构型以及实物状态的角度出发,分析了适航验证类试验前后飞机的各类构型差异,并提出了构型差异管理模型。     

模拟JJ—7飞机纵向摆动试飞研究

本文论述了BW-1变稳机空中飞行模拟H-7飞机发生两次纵向摆动时飞行状态特性,通过试飞研究其飞行品质,校核驾驶员诱发振荡(PIO)发生的可能性;并对解决PIO的方案进行了验证试飞研究,提出了排除PIO较适宜的参数值.试飞证明,空中飞行模拟试验是研究PIO的有效方法之一.     

我国首次开展自主研制啧气客机局方审定试飞

2012年2月29日，ARJ21-700飞机首次审定飞行试验在西安举行。下午3时06分。ARJ21-700飞机申请方试飞员与中国民航局试飞员共同驾驶ARJ21-700飞机从西安阎良中国飞行试验研究院机场飞上蓝天．开始了ARJ21-700飞机第一个局方审定试飞科目—空逮校准的审定试飞。这标志着我国首次自主研制喷气客机局方审定飞行试验正式开始．也预示着我国自主研制的新支线飞机ARJ21-700飞机适航取证工作进入一个新阶段。     

基于傅立叶变换和模糊逻辑的APC/PIO探测方法

为了对飞机-驾驶员耦合(APC)或驾驶员诱发振荡(PIO)现象实现在线探测,提出了适于实时计算的滑动窗口傅立叶变换递推算法、相关特征的模糊隶属函数以及基于模糊逻辑的识别模型。各种情况飞行试验数据的计算和分析表明,该方法对探测APC/PIO是有效、可行的。最后提出了进一步研究的若干建议。     

用于人机耦合振荡探测的操纵振荡特征确定

为了实现人机耦合振荡的在线探测，提出了适于实时计算的滑动窗口Fourier变换递推算法和与人机耦合振荡相关的飞机操纵振荡特征，并通过人机耦合振荡试飞数据的计算，分析了操纵振荡特征的合理、有效性。最后指出拟进一步开展的研究工作及建议。     

Flight testing of a rate saturation compensation scheme on the ATTAS aircraft

This paper presents the application of a rate saturation compensation scheme to the DLR Advanced Technologies Testing Aircraft (ATTAS) and the results of the subsequent flight tests. Details of the design philosophy and the flight tests, termed SAIFE (Saturation Alleviation In-Flight Experiment), which employed the HQDT (Handling Qualities During Tracking) test technique, are presented, as well as pilot flight test reports (PFRs). The rate saturation compensators were designed based on the anti-windup (AW) control philosophy, with the aim to reduce the deleterious effects of rate saturation on the piloted aircraft dynamics, and hence provide an increased flight envelope (operating envelope) for acceptable aircraft handling qualities and reduced PIO (Pilot-in-the-Loop/Pilot-involved Oscillation) tendencies. The achievement of this goal was primarily determined by subjective pilot handling qualities ratings and PIO ratings, and secondly by supporting flight test data. The results show that the compensation scheme greatly reduced the level of rate saturation in all instances (flight conditions), making the aircraft less PIO prone in almost all investigated cases, while exhibiting either unchanged or improved handling qualities. Most notably, the flight tests demonstrated the definite potential for well designed AW compensators to improve the safety and handling qualities of aircraft during rate saturation, with some flight conditions exhibiting dramatic improvements.     

俯仰轴飞行品质的PIO准则计算

由于新技术的采用,现代飞机出现驾驶员诱发振荡(PIO)现象大大增加,因此PIO已成为危及飞行安全的主要因素之一。介绍了MIL—STD—1797A规范中的PIO预测准则和美国“人机耦合对飞行安全影响委员会”提出的准则,论述了这些准则要求的背景、机理和计算方法,最后以某机为例进行了PIO预测计算和分析。     

模糊逻辑PIO探测器中的隶属函数构建

 驾驶员诱发振荡（PIO）是一类驾驶员不希望出现的人机耦合(APC)现象。探测器可根据飞机飞行数据识别是否有PIO发生。设计模糊逻辑探测器模型用于PIO探测关键在于模糊变量的选取与模糊推理的设计,模糊变量是由若干隶属函数描述的。根据对发生PIO时驾驶员的操纵与飞机运动特点的分析与总结,以及选取的特征参数的变化范围,对模型中的隶属函数进行设计,并对隶属函数的适应性和对识别结果的影响进行了分析。PIO数据的识别结果表明通过这种设计方法得到的模型可以用于PIO探测。     

飞行控制系统对驾驶员诱发振荡的影响

着重从飞行控制系统角度谈有人驾驶飞机的驾驶员诱发振荡问题,分析了系统杆力、传动比、间隙、摩擦力以及飞控伺服作动器对驾驶员诱发振荡的影响,用矢量图简明地反映飞机产生驾驶员诱发振荡的可能性和趋势。对飞机飞行控制系统的设计和对驾驶员诱发振荡现象的分析、处理有参考价值。