民机极限飞行状态的动态气动力试验与建模

飞行失控是造成民机灾难性航空事故的重要因素,飞行失控中飞机难以避免超出正常飞行包线范围,进入具有复杂非线性和非定常动态气动特性的极限飞行状态。本文开展典型民机布局飞机极限飞行状态的动导数、大振幅试验,对大迎角动态气动力的参数影响规律以及非线性、非定常特性进行分析和建模。结果表明,在飞机失速到过失速区域,飞行姿态快速变化过程中动态气动力的非线性和非定常特征显著;在动导数试验和建模中,考虑运动角速率的影响,可以预示气动力非线性的迎角范围,并捕捉到关于飞机动稳定性演化的关键特征;利用Goman-Khrabrov状态空间模型结合大振幅试验,可以确定模型中表征非定常特征的关键时间常数,获得特定极限飞行状态运动中的非定常动态气动力特性。研究方法和结果为开展民机极限飞行状态的动态气动力风洞试验设计与建模提供了一个可行途径,能改进飞机飞行失控预防、极限状态改出、飞行模拟训练和飞行事故分析等。     

飞行控制律的状态观测器重构研究

飞机在飞行过程中，因某些测量元件出现故障致使信号丢失，会严重影响飞行控制系统的正常工作。针对这一问题，提出了设计降维状态观测器进行控制律重构的方法；应用这种方法研究了某无人飞机俯仰通道的控制重构；并对其工程实现进行了探讨。仿真结果表明：引入状态观测器后，习行控制系统在测量元件出现故障时，仍能继续正常工作，并具有较好的动态性能，最后验证了该方法的有效性、可行性。     

风切变对农业飞机低空飞行特性影响的研究

本文以一架农业飞机为算例,系统地研究了纵向近地风切变对农业飞机飞行的影响.计算分析了考虑地面效应情况下,不同飞行状态飞机的纵向近地风切变动态品质和飞机的起飞上升.着陆下滑特性,并分析讨论了飞机飞行高度、飞行速度、飞机质量、切变强度及其方向对动态特性和起飞着陆性能的影响.     

超机动飞机边界保护控制器设计

针对超机动飞机过失速机动的飞行安全问题,提出了一种飞行边界保护控制方法。首先采用动态逆控制方法解决了超机动飞机模型中的非线性和耦合性问题,然后通过求解超机动飞机的动态配平点的可达集,来确定飞机在任意飞行状态下的安全飞行边界,最后将所获得的动态边界集成到动态逆控制器中来约束飞机的机动范围,以降低超机动飞机完成过失速机动时的失控风险。仿真结果表明,所设计的飞行边界保护控制器能够改善超机动飞机过失速机动飞行时的指令跟踪效果,更好地完成Cobra等过失速机动动作,提高了飞行的安全性。     

基于联合仿真的飞机空调系统故障影响

飞机空调系统是飞机的重要组成部分,由于其在飞行过程中环境和工作参数变化较大,易于受到多种因素的影响而成为故障率较高的飞机系统之一。飞机空调系统故障主要发生在飞行过程中,在地面状态难以复现,因此基于联合仿真的飞机空调系统故障影响分析对飞机设计验证和地面维修具有重要意义。首先根据飞机空调系统原理建立了冲压空气进气口模型、发动机压气机模型、压力调节与预冷组件模型、制冷组件模型;然后基于AMESim-Simulink联合仿真平台,模拟飞行过程中空调系统组件性能动态变化过程;最后对典型故障如预冷器泄漏、预冷器空气活门卡死、压力传感器冲击、冲压空气进气作动筒卡死等故障进行模拟,再现了飞行过程中空调系统故障情况,分析了空调组件性能的变化过程。     

非对称结冰条件下的飞机飞行动力学仿真

飞机结冰是威胁飞行安全的重要因素之一,因此对结冰问题的研究显得尤为重要。基于非对称结冰模型,对飞机在结冰条件下的飞行动力学特性进行了仿真研究。提出了一种精确的结冰程度计算模型,建立了飞机非对称结冰模型,模拟了飞机在非对称结冰状态、不同结冰严重程度以及不同飞行阶段对结冰引起的滚转及偏航力矩的动态响应特性,并探讨了结冰对飞机飞行性能的影响。仿真结果表明,非对称结冰使飞机飞行性能恶化,而且飞机在非对称结冰状态下极易偏离正常飞行状态,对飞行安全造成巨大威胁。     

大飞机空速异常辅助决策功能空速构建方法研究

空速是非常重要的飞行参数,大飞机空速异常可能引起严重的飞行事故,并且难以通过地面检查完全排除空速异常故障。针对空速异常发生频率高、故障类型多、对飞行安全影响大,且空速异常发生后飞行员处置负担重等问题,设计一种大飞机空速异常辅助决策功能。在不同飞行阶段和飞机性能下,设计余度表决判断算法、飞行状态符合性判断算法、基于风速的空速重构算法和基于升力方程的空速重构算法;并以大运飞机为例,进行仿真验证。结果表明：本文设计的算法有效。     

垂直机动飞行时飞机投外挂后的动态响应

本文在“飞机投外挂时的动态响应及其地面飞行模拟”的研究基础上,对垂直机动飞行时飞机投外挂后的动态响应进行研究。文中推导了该状态下的运动方程,采用积分变换方法,求得动态响应的解析解,并以歼7、歼8为例,进行了计算.计算结果表明:投放同样的外挂,垂直机动飞行时运动初期的动态响应与平直飞行时基本一致.飞机作垂直机动飞行时投外挂对飞行影响不大,符合规范要求.     

自修复飞控系统仿真平台研制

采用ＳＩＭＵＬＩＮＫ这种可视化、模块化和一体化的动态系统仿真软件，并与ＭＡＴＬＡＢ软件工具箱相结合，开发出自修复飞控系统仿真平台，解决了飞机的气动参数随飞行状态变化的问题，实现了飞机的全面运动仿真。该系统可根据自修复飞控系统的需要，进行飞机故障的加载，以及对故障进行检测、隔离和估计，然后完成飞行重构，具备完整的自修复飞控系统仿真功能。     

多发涡轮螺桨飞机动力不对称时的飞行品质地面模拟实验研究

某四发涡轮螺桨飞机的动力不对称时的横侧向飞行品质,通过人-机组合地面飞行模拟实验的方法进行了研究。内容包括助力操纵和自动驾驶仪工作时出现发动机故障两种情况,本文介绍该地面模拟实验的方法和结果,以及对结果的分析,最后与同类型飞机飞行品质作了比较。实验结果与理论计算结果比较接近,其动态过程与AH-12飞机相似,但倾侧角变化略超出O.T.T.规范要求;驾驶员反映操纵力偏大,如果驾驶员准确地判断发动机故障,及时地操纵飞机,完全能保证飞机安全飞行。