民航机综合飞行性能管理的能量状态方法(英文)

用质点能量状态近似法来研究飞机综合飞行性能管理技求.首先介绍了飞行性能优化的原理和算法,然后讨论了综合飞行轨迹/速度控制系统——总能量控制系统(TECS),并分析与设计了最优轨迹制导算法,它将性能优化结果直接与总能量控制系统联系在一起,形成综合飞 行性能管理系统.对某型运输机模型的设计与仿真结果证明了该系统所获得的满意性能。     

基于飞机性能影响的路径优化算法

针对在最少油耗、最快时间和最低成本等目标下的巡航阶段路径优化中，出现的边权重与前续路径的选择密切相关、估值函数计算开销过大等问题，首先构建了GRIB2格式网格气象数据插值、飞机性能参数快速计算流程，然后通过对A*算法估值函数系数和性能计算步长进行改进，提高每步优化时的计算效率；之后针对典型飞行任务，对不同优化目标下的结果进行对比，分析了成本指数、飞机起始质量和飞行高度层等因素的影响。将飞行性能计算融入边权重的A*算法相对于传统最短路算法会增加计算时间，但同样以飞行性能最优为目标的情况下，相较于Dijkstra算法它可以更迅速地找到优化路线。     

连续下降运行中的飞行冲突预测与解脱算法

针对连续下降运行（Continuous descent operation,CDO）中的航空器冲突预测与解脱策略问题,构建了四维航迹（Four-dimensional trajectory,4DT）预测模型,实现飞行冲突的准确预测;以燃油消耗量、冲突时长为优化目标,以航空器在连续下降运行时的飞机速度、下降轨迹角（Descent path angle,DPA）为优化变量,基于多目标遗传算法NSGA-Ⅱ实现飞行冲突解脱。最后以某终端区内多机CDO飞行为例进行冲突预测和解脱,分析了优化目标权重系数对空域内平均耗油量和优化变量影响。结果表明,给出的解脱算法可以实现终端空域内的多机无冲突连续下降运行。与优化前相比,20架飞机的平均耗油节约了11 kg/架,空域内飞机之间的飞行冲突累积时间从984 s减少到0,即消除了飞行冲突。研究结果有助于实现空域内多机无冲突连续下降运行,提高CDO在繁忙机场的实施率和运行效果。     

达索的特混编队

<正>2014年3月20日,达索飞机公司的"神经元"无人作战飞机、"阵风"战斗机和"猎鹰"7X公务机组成了一支独特的编队。这是无人作战飞机首次尝试与其他飞机编队飞行。这次试验在地中海上空完成.持续时间1小时50分,飞行距离700千米。     

ARJ21飞机抖振升限特性研究及运行裕度分析

抖振是一种飞机各部件在飞行中发生振动的现象,威胁飞行安全。现利用ARJ21飞机配套性能软件PES仿真计算多种运行重量、推力状态、速度条件下的升限,分析了低、中、满上座率条件下飞机在气动和推力限制及节油速度升限。结果表明：在M0.4-M0.69区间内,节油速度升限要远小于气动和推力限制的抖振升限,安全裕度高;而在M0.69-M0.82区间内,节油速度升限随速度增加而逐渐逼近气动和推力限制的抖振升限直到相交,且重量越重逼近趋势越明显,交点对应的升限高度越低,安全裕度也越低。     

B747-400F各飞行阶段节油策略及性能优化

通过对波音747-400F的性能数据比较,探讨了滑行、起飞、爬升、巡航、下降、进近、着陆等各个飞行运行阶段的节油策略,以及为了某些飞行目的而优化的飞行方法对降低燃油消耗,减少碳排放的可行性.     

通用航空器飞行轨迹模型研究

目前我国低空空域的改革已经进入深化阶段,为评估低空空域的安全风险,有必要对通用飞机的轨迹进行研究。本文提出了非管制空域内通用航空器的自由飞行轨迹模型。模型根据通用飞机的目标航向和航向周期对通用飞机的水平轨迹进行计算,根据目标俯仰角和俯仰周期对通用飞机的垂直剖面进行计算,并通过几何方法详细计算了通用飞机的转弯轨迹。模型验证显示,该模型产生的通用飞机模拟轨迹,与实际轨迹具有很高的相似程度。模型可为低空空域的安全评估提供支持。     

具有相对稳定性的鲁棒飞行控制系统设计方法

本文提出了一种改进的稳定鲁棒飞行控制系统设计方法。当飞机气动参数在不同飞行状态下相应变化时,控制器可保证飞行控制系统始终稳定,同时具有要求的动态性能。     

飞机油面控制器结构优化及试验研究

飞机左右机翼输油不平衡故障将会影响飞机操纵甚至飞行安全。基于某型机的输油控制原理,对双油面控制器进行结构优化改进。借助ANSYS软件对双油面控制器内部流场进行模拟。研究发现,控制口压力对其性能影响较大;压力较低时,燃油从油面控制器钟形活门处流出的形式为“涌出”,较稳定;压力较高时,燃油流出形式为“喷出”,射流会顺势进入浮子腔,促使输油过程提前结束,严重降低结构性能。根据仿真获得的射流喷射轨迹,在上浮子摇臂上设计了挡板,阻止燃油进入浮子腔,使双油面控制器在全包线范围内均能有效拉开输油开始与结束的油面差。试验结果表明,优化后的双油面控制器带来的油面差是单油面控制器的数倍,高效解决了输油不平衡的问题。该油面控制器的优化设计可供其他机型推广。     

发动机复合模型及其在飞/推综合优化控制中的应用(英文)

研究了飞/推综合控制系统的在线优化实时性问题。提出将机载发动机复合模型与序列二次规划(Sequential quadratic programming,SQP)算法结合应用于飞/推综合优化控制的策略。首先,设计适用于全包线范围并可大幅度缩短优化时间的发动机稳态复合模型,然后基于SQP算法将该模型应用到发动机性能寻优控制中,包括最大推力和最小油耗优化模式,从而更加有效地完成各种不同的飞行任务。通过飞机巡航、平飞加速等仿真实验,表明了该优化控制方案能够在具有较好优化效果的前提下,明显提高飞/推综合控制系统的优化实时性。     

基于概率的编队飞行的告警算法设计

在建立编队飞机并行飞行的模型基础上,提出了一种基于概率的报警逻辑,即只有当两架飞机的冲突危险度超过一定的门限值的时候才发布报警信息.基于这种逻辑,本文运用蒙特卡洛方法仿真出在一定的冲突概率下飞机的碰撞区域并对结果进行了分析,最后验证了算法的有效性.     

SR20飞机航路爬升性能飞行试验研究

航路爬升能力是表征飞机性能的重要指标。采用最佳爬升率进行航路爬升,将显著提高爬升效率,缩短爬升时间,快速到达目标高度,充分利用空域资源。飞机制造商应按照民用航空适航规章条款进行飞行试验及数据处理,经型号合格审查组批准后,将性能参数列入飞行手册中。本文通过规章标准相关咨询通告中推荐的方法,对SR20飞机的航路爬升开展飞行试验研究,完整地展示了试飞动作、数据处理、结果分析的全过程,为掌握该型飞机的性能、开展日常教学活动以及实施试飞培训提供参考和借鉴。     

飞机穿越微下击暴流风切变的智能控制

在应用模糊逻辑建模与辨识方法建立微下击暴流风切变模型的基础上，根据恒定俯仰姿态改出微下击暴流的飞行引导策略，提出了一种改出微下击暴流风切变的模糊反馈控制系统，并将遗传算法应用于该模糊逻辑控制器的设计。结果表明，本文提出的建模方法能够更真实地反映出飞机穿越微下击暴流风场的动态特性；采用模糊逻辑控制器，可使得飞机在穿越微下击暴流风场时具有较好的改出性能；另外，遗传算法的应用对已设计的模糊逻辑控制器进行了优化，进一步改善了飞机穿越微下击暴流的性能。     

终端区四维飞行航迹的计算

精确的航迹预测能力是空管自动化系统的基础。首先对四维航迹计算所需的数学模型、飞机性能模型和航路模型等进行了总结,然后以北京终端区为例,根据标准仪表进、离场程序并结合常规的飞行操作程序算出了飞机的水平飞行轨迹、高度剖面和速度剖面。     

高高度和重心对后掠翼客机操纵特性的影响

重心(CG)和高度对飞机的纵向稳定性有很大影响。深入了解不同的重心位置和高度时飞机操纵特性的变化,能使飞行员在飞行包线之内做人工飞行时准确把握操纵输入量。现代客机除了高速、安静和舒适之外,还具有良好的气动效率。例如,所有的波音运输机都采用后掠形机翼以减少高速巡航时的飞行阻力。这使得飞机能以接近临界马赫数的巡航速度飞行(当飞机达到临界马赫数时,机翼上开始形成局部激波且阻力会突然增加)。 在飞机操纵系统的设计过程中,随着电子计算机的引进,飞机其它气动性能的改善是完全可能的。但是,由于这些改善会影响飞机的稳定性,飞行员应当明白重心和高度怎样影响自己所驾驶飞机的性能和操纵特点。这就要求飞行员很好理解下列三个主要概念:     

TF／TA飞行航迹控制器设计

提高现代武装飞机的生存能力，基于ＴＦ／ＴＡ的超低空突防能力是飞行控制系统首先要求具备的功能，本文研究了在已知理想航迹的基础上飞机航迹跟踪控制器的设计方法，给出了控制器结构和算法。首先根据理想飞行航迹和实际飞行航迹之间的误差，计算航迹控制指充；然后，为了改善飞机的动态性能，使飞机能跟踪航迹控制指令而完成ＴＦ／ＴＡ飞行，用非线性解耦控制理论设计了飞行控制系统，仿真结果表明，该方法具有较好的航迹跟踪性能     

基于非线性干扰观测器的空天飞行器轨迹线性化控制

研究一种新的空天飞行器基于非线性干扰观测器的轨迹线性化飞行控制方案。轨迹线性化控制是一种新颖有效的非线性跟踪和解耦控制方法,但空天飞行器飞行过程中存在的建模误差和外界干扰等不确定因素将导致其性能下降甚至失效。为了满足空天飞行器高精度高稳定控制的要求,本文利用非线性干扰观测器对系统中存在的不确定进行估计,其输出用以设计新的补偿控制律,从而使当前轨迹线性化方法的控制性能得到改善。最后利用该方案设计出空天飞行器飞行控制系统,通过高超声速飞行条件下的仿真,验证了该方法的有效性。     

基于可靠性的太阳能飞机多学科设计优化

针对太阳能飞机典型任务要求,建立了以总重最小为目标的多学科设计优化模型,考虑飞行性能、能量、重量3个学科的设计变量和相应约束条件。同时考虑设计变量的不确定性影响,将序列优化及可靠性评估方法引入到并行子空间优化过程中,顺序执行可靠性分析和多学科设计优化以提高执行效率。在优化过程中应用响应面近似并不断提高模型精度,降低了计算成本。利用iSIGHT软件搭建求解平台,以欧洲太阳能飞机"HeliPlat"作为算例,验证了分析模型的合理性和优化方法的有效性。基于可靠性的多学科设计优化框架有望用于更贴合工程实际的太阳能飞机设计。     

单调节油门的飞控系统研究

对单调节油门的飞行控制系统进行了分析与研究，在论述了单调节油门的飞控系统的基本控制原理之后，以Ｂ－７２０收音机为研究背影对其数学模型进行了分析，文中彩模态加权的ＬＱＲ方法设计了可有效提高飞机稳定性的增强系统；研究了单调节油门的飞控系统地飞机速度进行控制的原理；在增强系统基础上设计了与仪表着陆系统相耦合的自动着陆系统。通过大量的分析与仿真表明，有杉现代控制理论进行单调节油门控制系统的设计是可行的。     

飞行模拟练习器中自动飞行系统建模方法

介绍了在MATLAB开发环境下一种模拟练习器自动飞行系统建模方法;推导了某飞机不同控制模式下的传递函数,给出了SIMULINK控制框图,并利用SIMULINK的NCD工具对控制参数进行优选;实时仿真了某飞机的自动飞行系统,仿真结果表明:所设计的自动飞行系统能很好地模拟飞机的自动飞行过程.