大型民机进近着陆段异常能量风险判据研究

根据大型民机事故统计，进近着陆阶段事故率最高，而其中大部分事故首先表现出异常能量状态，并演变成失控、重着陆、擦尾、冲出跑道等事故类型，或者呈现复飞失败。在归纳上述五类终端事故类型作为重点关注对象基础上，建立典型大型民机飞行数值仿真平台，使用随机模拟和相关性分析方法研究能量状态参数偏离导致进近着陆风险的影响规律。在此基础上，根据仿真结果给出了由关键能量参数确定的能量状态安全边界，可建立不同风场条件及可能的复飞油门下由空速-下滑角参数构成的异常能量预警判据，对于异常能量导致的进近着陆风险预警具有准确性和非保守性。研究结果可为大型民机进近着陆过程的风险预警以及相关飞行控制功能设计提供方法基础。     

航天飞机末端区域能量管理段制导技术概述

末端区域能量管理段主要是控制航天飞机的动能和势能．使航天飞机最终达到进场着陆段的初始要求，以保证其最终成功着陆。在最终制导系统引入一个能量基准剖面，通过调整飞行距离、动压或速度制动使航天飞机达到标准的能量状态。将末端区域能量管理段划分为四个飞行段，并对这四个飞行段的基本设计思想、制导技术及过程进行了研究。经过实际的航天飞机飞行验证．证明这种方案具有良好的制导效果。     

民机近地面飞行建模与起降阶段事故复现研究

民航飞机的大量飞行事故发生在起飞和着陆阶段,而风切变等大气扰动现象又是重要的诱因之一。在飞机基本动力学模型的基础上,研究面向民机起降阶段的飞行事故仿真建模。系统推导了含扰动风的近地面飞行动力学模型,建立了用于飞机异常接地过程仿真的起落架模型。结合某型民机的建模数据和飞行记录数据,实现了对该机重着陆和扰动风下擦地复飞的事故过程再现。与飞行记录数据的对比分析表明,模型能够复现实际飞行过程,对飞行安全分析和飞行事故调查具有辅助支持作用。     

飞机失速自动改出装置的设计

采用机械操纵系统的飞机相对电传控制飞机不具备飞行包线保护功能,驾驶员可能在误操作情况下使飞机进入失速状态,特别是新机研制试飞和失速飞行试验。失速自动改出装置通过控制反驱作动器带动操纵系统,抑制驾驶员将飞机操作进入失速,并在飞机进入失速后帮助驾驶员改出失速。模糊控制理论具备常规控制理论所不具备的很多优势,可以使控制律更简单、直观和有效,用于失速改出控制将使系统更加简单易行。     

大迎角自动进近短距着陆综合控制设计及仿真研究

飞机在大迎角下进近可以减小飞机进近着陆的速度,从而减小飞机着陆时的滑跑距离。本文根据国外大迎角短距着陆的研究[1,2]给出了一种大迎角自动短距着陆方案。该方案应用了飞行与推进协调控制的方法设计了自动着陆控制系统和一套控制律,实现了进近飞行时的低速稳定和精确的航迹控制。对于反旋机动,利用全状态反馈,实现了机尾高度的精确控制。仿真结果表明该方案切实可行。     

多发飞机着陆进场最小操纵速度人机闭环仿真

为了提高着陆进场最小操纵速度(VMCL)的分析预测精度,提出了一种通过人机闭环数学仿真来计算多发飞机着陆进场VMCL的方法。考虑临界发动机突然停车后拉力的衰减过程、驾驶员意识到发动机失效后采取操纵的时间延迟,以及符合VMCL验证试飞操纵特点的驾驶员模型,建立了能够真实模拟VMCL验证试飞过程及驾驶员操纵策略的某型四发螺旋桨飞机人机闭环仿真数学模型。仿真结果表明,该方法可以准确模拟VMCL验证试飞时发动机衰减特性、舵机动态特性、驾驶员反应延迟等因素的影响,以及飞机各运动参数的动态变化过程。     

某型飞机大迎角试飞液压流量需求仿真分析

某型飞机需要进行大迎角试飞,以验证防偏离尾旋功能,须考虑进入、改出尾旋的意外情况。进入尾旋后,如果飞机双发停车,应急液压系统应具有足够的压力、流量及工作时间满足飞控系统各操纵面偏转需求,顺利改出尾旋并安全着陆。本文利用西门子公司的LMS Imagine.Lab AMESim(简称AMESim)软件和Matlab/Simulink软件对液压部件和飞机进入、改出尾旋的状态进行建模仿真,计算飞行控制系统各操纵面液压部件的液压流量需求情况。     

有侧风时某验证机着陆品质分析

以刚体系动力学理论为基础,建立飞机、起落架六自由度全量非线性方程,根据有侧风时着陆过程中驾驶员的操纵特点,提出比较符合实际情况的操纵逻辑,以及用3个单轴操纵的驾驶员模型,通过采用分时采集、分时处理飞行状态信息和分时操纵的方式,将它们有机地综合成~个同时做三轴操纵时的驾驶员模型。最后,对所建立的人-机闭环系统模型编制了相应的仿真软件,并对某验证机进行了着陆品质分析,其结果与试飞情况比较吻合。     

民机垂直飞行模式设计与仿真验证研究

自动飞行系统是现代民机的关键飞行系统,对降低飞行员工作负荷、提高飞行安全性具有重要作用。分析了自动飞行系统的俯仰和自动油门工作模式的相关适航规范设计要求,结合B737NG飞机的垂直飞行模式实例,分析了飞行模式的工作原理和设计方法。研究了一种综合飞行模式设计、仿真与验证一体的桌面式仿真平台,在飞行仿真模型的支持下,通过图形化输入界面接收操作事件输入、经模拟综合显示仪表反映飞行模式及当前飞行状态。通过起飞和进近着陆飞行过程的模拟,对上述仿真平台的功能进行了闭环验证。     

结冰飞机着陆阶段飞行安全包线确定及操纵应对策略

结冰会导致飞行安全包线收缩、严重威胁飞行安全,研究结冰后安全包线变化对于操纵应对策略设计及提高飞行安全具有重要意义。以美国国家航空航天局（NASA）的项目飞机GTM（Generic Transport Model）为研究对象,通过对飞机的气动参数进行多项式拟合,建立了结冰飞机纵向通道的动力学模型。为了得到能随结冰程度变化的安全包线,将可达性分析理论引入到对结冰飞机着陆过程的安全性分析。提出将正向可达集与反向可达集的交集作为飞行安全包线,其中可达集的确定是基于水平集方法求解哈密尔顿-雅克比方程的最优解。最后针对不同程度的结冰条件进行了操纵时域验证,并提出了相应的操纵控制策略。研究结果表明,轻度结冰对安全包线影响较小,整个着陆过程的飞行状态始终能在最优控制指导下保持在安全包线以内;但对于重度结冰,飞行安全包线收缩严重,常规操纵已经很难使飞机达到着陆要求,需要进行飞行状态改出处理。研究结果为指导飞行操纵及实时包线保护打下基础。     

民用飞机失速尾旋(螺旋)事故

尾旋是飞机在失速后发生的一种特殊的旋转运动,此飞行状况常常导致飞机的失控坠毁,所以民用飞机在飞行中不允许出现尾旋。但由于种种原因,民用飞机尾旋事故还是时有发生。收集了以往民用飞机发生尾旋事故的实例,详细呈现了飞机尾旋的大致过程,为避免尾旋事故的发生提供参考依据。     

民用飞机着陆灯与机场助航灯光在飞机夜航中的作用

飞机着陆灯与机场助航灯光系统为民用飞机夜航起飞、着陆提供照明,两者都十分重要。民航法规CCAR121部要求飞机必须装有至少两个着陆灯,而AC-97-FS-2011-01则要求民用机场必须配备助航灯光系统。分析了着陆灯与助航灯光两者在夜航着陆过程中的作用,并阐述两者的相互关系。     

民用飞机增升装置载荷设计技术研究

增升装置是机翼上用来改善气流状态和增加升力的一套活动面板,可在飞机起飞、着陆和低速机动飞行时增加机翼剖面弯曲度和有效迎角,因此对提升大型民用飞机的起飞和降落等低速性能,包括进场姿态有着决定性的影响。飞机在起降中一般要求尽量减小飞行速度和缩短滑行距离,同时要达到比较大的升力系数,这就意味着增升装置此时也具有较大的偏度,作用在上面的载荷也会比较大。因此,大型民用飞机增升装置的载荷计算是其设计工作中的重中之重,在民用飞机载荷设计过程中有非常重要的意义。主要介绍了民用飞机增升装置载荷的计算原理及设计方法,给出了一套襟缝翼气动和惯性载荷的工程算法。     

运输类飞机动力装置溅水试验技术

基于对中国民用航空局（CAAC）运输类飞机适航标准和美国联邦航空管理局（FAA）咨询通告的分析、解读,分别从工程试验与适航验证两个方面,研究了溅水试验程序、试验水池方案设计与滑行速度测量与控制技术,制定了符合适航标准体系的运输类飞机动力装置溅水试验审定程序,以ARJ21-700型支线飞机合格审定试飞为平台,完整进行了相关试验验证。结果表明:所设计的溅水试验程序合理可行,能够完整地验证运输类飞机在机场跑道积水环境下动力装置对适航标准体系的符合性;试飞结果表明CF34-10A发动机配装ARJ21-700型飞机在机场积水环境下起飞构型临界滑行速度为166.6 km/h,发动机风扇、压气机及动力涡轮前温度最大波动值分别为5.1%、1.7%和39 ℃;在飞机着陆构型下,发动机慢车状态相对于最大反推力状态工作稳定性较好,能够满足适航标准规定;项目形成溅水试验程序和技术为后续C919、C929等运输类飞机动力装置相关试验提供了直接的支持。      

民用飞机进近着陆阶段灾难事故类型预测

为减少民用飞机进近着陆阶段发生灾难事故,给出了1985年至2013年灾难性事故样本,获得了3种主要事故类型和14种关键致因。提出了一种灾难事故类型的预测方法,建立了事故类型预测流程,样本事故致因作为输入层,样本事故类型作为输出层,基于BP神经网络和Elman神经网络进行多次训练和仿真。结果表明,预测的事故类型与实际情况基本吻合。针对事故致因有效判断民用飞机在进近着陆阶段潜在事故,给出纠正措施,保障航空运行安全。     

基于适航的通航飞机左边界飞行安全研究

失速/尾旋一直是通航飞机面临的最严重的左边界飞行安全问题，失速/尾旋事故统计结果表明，具备尾旋改出能力，不能避免失速/尾旋造成灾难性后果。为了避免飞机出现无意偏离可控飞行的趋势，通过对“多重防御”理念和基于此理念修订的失速/尾旋条款及其符合性验证方法的解析，提出通过提升飞行员的状态感知、增强飞机抗偏离特性和降低失控危害程度等层面的通航飞机左边界飞行的多重防御体系构建方法。本文提出的方法有助于通航飞机更好的符合新规章中失速尾旋适航条款的要求，达到提升左边界飞行安全的目的。     

电子飞控飞机的飞行品质适航验证

FAA AC25-7A中的飞行品质评定方法 (HQRM)能够对使用电子飞控系统的民用运输机进行飞行品质评估。分析了HQRM评估程序以及相关适航要求,根据某民用飞机飞控系统功能危险分析,针对单侧升降舵卡阻这一典型故障,提出了在该失效状态下的模拟器飞行品质评估试验程序,分别给出了HQRM和相应军用标准评估方法,对军民评估方法的差异性和一致性进行了分析。研究结果对采用电子飞控系统的现代飞机的飞行品质适航验证具有工程参考意义。     

民机地面扰流板伸出自动控制逻辑研究及对飞行安全影响分析

对7种型号民机的地面扰流板伸出自动控制逻辑进行了对比研究,对地面扰流板待命、完全与部分伸出、主轮接地、推力手柄位置等方面进行了分析讨论;最后以A320 为例,就着陆时冲出跑道和发生弹跳两种情况,分析了地面扰流板伸出自动控制逻辑对飞行安全的影响。分析表明,完善的地面扰流板伸出自动控制逻辑,可以提升对飞行操作的容错性,降低因人为因素导致飞行事故的可能性。