空中加油机人机闭环系统特性分析

针对空中加油任务中加油机人机闭环系统特性研究不足的问题,设计了基于模型参考动态逆算法的加油机控制律。通过地面模拟试验平台模拟加油机空中加油任务,采取时域数据分析方法建立了加油机纵向及横侧向结构驾驶员模型,分析了加油机闭环飞行品质评定方法。研究结果表明:补偿控制结构驾驶员模型能够准确地体现空中加油任务中驾驶员的操纵特性;Hess提出的人机闭环品质评价指标函数能够有效评估空中加油任务中加油机的飞行品质。     

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。     

常规准则对加油机飞行品质评定的适用性

为了开展空中加油任务中加油机飞行品质的评定准则研究,对多组不同参数控制律的加油机进行了地面飞行品质评定模拟试验,研究了常规准则在加油机飞行品质评定中的适用性。结果表明:常规飞行品质准则边界不完全适用于评定加油机飞行品质;ζ_(sp)与CAP准则和ζ_(sp)与ω_(sp)T_(θ2)准则与空中加油任务中加油机的飞行品质要求相关性较差,单位迎角变化所引起的纵向过载与短周期自然频率组合能够在一定程度上反映该任务中加油机的飞行品质要求,带宽准则能够反映出空中加油任务对加油机俯仰姿态响应带宽的要求,但该任务对等效延迟时间的要求相比于带宽准则要低。     

俯仰轴飞行品质中等效系统准则的计算与模拟

在理解飞机飞行品质规范MIL-STD-1797A基础上，采用等铲系统准则评价了某机的俯仰轴飞行品质，等效系统是通过阻尼最小二乘法拟配获得，其拟配结果与人-机闭环操纵模拟试验结果一致，表明所采用的理论计算和模拟试验方法来验证飞行品质是可行的，合理的，此外，还探讨了等效系统模型形式，拟配参数初值的选取等对拟配结果的影响。     

人─机系统动态特性的实时仿真与品质评价

飞机的飞行品质不仅取决于飞机本体动力学特性和驾驶员操纵动力学特性，更重要的是取决于驾驶员─飞机系统闭环特性。通过一名驾驶员在模拟工作台上，完成对某机在不同飞行状态下的俯仰跟踪仿真任务，辨识得出驾驶员操纵动力学模型；对驾驶员─飞机闭环系统数学模型进行数字仿真得出系统动态响应；再按Ｎｅａｌ—Ｓｍｉｔｈ准则评价了该机的飞行品质，并且与按ＭＩＬ—Ｆ—８７８５Ｃ规范要求的飞行品质进行了对比。     

飞机稳定裕度判据研究

通过活动基座模拟器试验,研究了飞机稳定裕度判据,并与低阶等效系统拟配法及人－机闭环准则进行了比较。试验结果表明,飞机稳定裕度判据较等效系统法对飞机飞行品质提出了更高的要求,能够对飞机／飞控系统组合体的操纵品质作综合评定,且与人－机闭环准则有较好的一致性,适用于现代高性能战斗机纵向机动特性评定。     

等效系统失配函数研究

失配函数用于检查以高阶系统模型描述系统所导出的低阶等效系统模型的有效性。如果低阶等效系统模型反应与高阶系统模型之差大于失配函数允许的差值，则由低阶等效系统参数预测得到的飞行品质不能代表驾驶员给实际飞机的评定等级。本文研究一种解析地导出等效系统失配系统的方法，该方法用来解析地确定Ｎ类战斗机在非场域Ａ种飞行从轴失配函数。     

人——机系统动态特性的实时仿真与品质评价

飞机的飞行品质不仅取决于飞机本体学特性和驾驶员操纵动力学特性，更重点的是取决于驾驶员－飞机系统闭环特性。通过一名驾驶员在模拟工作台上，完成对某机在不同飞行状态下的俯仰跟踪仿真任务辨识得出驾驶员操纵动力学模型；对驾驶员－飞机闭环系统数学模型进行数字仿真得出系统动态响应。     

小展弦比飞翼布局作战飞机偏航轴飞行品质评定

依据MIL—STD—1797A飞行品质规范,对小展弦比飞翼布局作战飞机的偏航轴飞行品质进行了评定研究。评定结果表明：由于构型的原因,飞翼布局飞机本体的稳定特性和阻尼特性都较差,因此飞行控制系统对其动态响应特性的调节作用更加明显。稳态配平特性主要受构型的影响,飞翼布局飞机一般不能完全满足飞行品质的要求。由于可控性的设计要求需采用多操纵面的组合操纵,控制分配技术导致某些现有的品质准则需要修改。小展弦比飞翼布局飞机取消了垂尾（方向舵）并采用了新型操纵面（ICE）,在某些情形下对偏航轴操纵效能的需求与常规飞机相比存在较大的差异。总之,在飞翼布局作战飞机的构型设计、飞控系统设计以及飞行品质评定条款的制定、实施中,均需考虑这些新的飞行品质特性。     

运输机软式空中受油飞行品质试飞技术研究

运输类飞机完成空中受油类高增益闭环任务的风险性与难度均远远大于轻小类飞机,为此,对运输机软式空中受油的飞行品质试飞技术开展研究。首先,通过设计基础子集任务评估受油机基于空中受油的飞行特性,探索空中受油对接操纵策略;其次,通过研制目标跟踪系统,设计随机指令任务以评估飞行员执行高增益闭环任务时的PIO敏感性;最后,基于目标跟踪系统设计虚拟空中受油试飞任务,探索运输机空中受油试飞方法并研究相关飞行品质试飞技术。通过初步试飞验证,所提方法保障了高风险试飞任务的安全,可为大型运输机软式空中受油飞行品质试飞提供理论指导。     

舵面破损对飞机轴间运动耦合飞行品质的影响

为研究舵面破损对电传控制飞机轴间运动耦合飞行品质的影响,选取了能够反映飞机多轴运动耦合特性的飞行品质评定任务,建立了舵面破损飞机的飞行动力学模型,选取了适用于表征飞机轴间运动耦合程度的特征参数,形成了基于任务的角速率指令式电传控制飞机轴间运动耦合飞行品质的评定方法。采用该方法对具有不同舵面破损程度的算例飞机开展了飞行品质评估试验,得到了能够量化舵面破损对角速率指令式电传控制飞机飞行品质影响的特征参数取值规律。研究结果对于舵面破损情形下飞机飞行安全与作战效能评估等均有一定的理论参考价值。     

短周期运动飞行品质的几种判据

飞机纵向短周期运动是影响其飞行品质的关键因素，根据国外近年来所进行的研究，综合，发纳出六种适用于小迎角飞行的短周期飞行品质标准，基于等效系统的控制期望参数（ＣＡＰ）等准则依然适用，并作了增补；对于不能用低阶系统等效的飞机提出了诸发带宽准则等相应判据，这六种准则各有其侧重点和适用范围，较全面地反映了飞机短周期运动特性，共同完成对飞行品质的评判和预估。     

应用轨迹优化策略的直升机任务科目基元仿真

任务科目基元的飞行试验是ADS-33E-PRF对直升机飞行品质的判定标准。针对直升机设计过程中飞行品质难以事先评定的特点,提出了一种基于轨迹优化策略的直升机任务科目基元数值仿真方法。该方法将飞行品质规范对直升机位置、姿态和速度的限制处理为状态量的边界约束,以完成任务科目基元的时间为目标函数,结合直升机自身的性能和安全性约束,建立了针对任务科目基元的直升机轨迹优化模型。求解该模型得到直升机完成相应任务科目基元所用的时间,便可定性判断直升机飞行品质是否满足ADS-33E-PRF对这一任务科目基元的要求,从而在设计之初对优化直升机总体设计参数提供参考。对某型直升机悬停转弯机动科目进行仿真计算,验证了该方法的正确性和有效性。     

基于飞行品质的飞机控制增稳系统参数估计

提出了一种控制增稳系统参数的设计方法,即利用低阶等效系统和飞行品质边界,通过搜索算法确定满足对应飞行品质的参数集合,再利用多种飞行品质确定的参数集合的交集和数据的插值算法,确定控制增稳系统的控制律参数。通过纵向增稳系统设计仿真表明,所提方法简化了传统设计方法通过性能指标反复选择参数和验证系统飞行品质的过程,为控制增稳系统的设计提供一种简单有效的方法。     

Suggestion for aircraft flying qualities requirements of a short-range air combat mission

Owing to the lack of a direct link with the operations in short-range air combat,conventional aircraft flying qualities criteria are inappropriate to guide the design of a task-tailored flight control law.By applying the mission-oriented flying qualities evaluation approach,various aircraft with different control law parameters are evaluated on a ground-based simulator.This paper compares the evaluation results with several conventional flying qualities criteria,and discusses the appropriate parameter combination to reflect the flying qualities requirements of short-range air combat,The comparison and analysis show that a short-range air combat mission requires a higher minimum short period mode natural frequency and a smaller maximum roll mode time constant,and allows a lower minimum pitch attitude bandwidth and a higher maximum short period mode damp ratio than those of conventional flying qualities criteria.Furthermore,a combination of the pitch attitude bandwidth,the pitch attitude magnitude at the bandwidth frequency,and the pitch attitude transfer function gain can define the flying qualities requirements of short-range air com bat.The new metric can successfully predict the flying quality levels of aircraft in a short-range air combat mission.     

人—机闭环分离参数法预测飞机着陆品质

本文阐述人-机闭环分离参数法的物理意义和计算方法。该方法在实践中已取得较好的效果。本文以装有纵向数字电传系统的某验证机为实例,预测了该人-机闭环系统的着陆品质、驾驶员诱发振荡频率和飞机失稳操纵频率,从而得出一些有益的结论。     

小型无人机纵向飞行品质研究

目前针对无人机的飞行品质评估标准缺失,都是参照有人机飞行品质准则对无人机进行评价,而且评价的标准也不统一。通过对某小型无人机增稳前后的性能进行分析对比,验证了有人机飞行品质标准中的CAP准则和带宽准则对小型无人机的适用性,进而提出了小型无人机纵向飞行品质评定方法,对无人机飞行品质的研究具有一定的借鉴作用。     

飞机机械操纵系统(MCS)优化设计

 针对国内飞机 MCS设计理论指导不足 ,MCS不能保证达到一级规范要求 ,提出以规范为目标 ,最优化设计 MCS的方法 ,并运用该方法对某飞机 MCS进行了改进设计 ,使该飞机的操纵品质在飞行包线内都达到一级品质要求