船身式水陆两栖飞机起降飞行仿真研究

水陆两栖飞机地面和水面起降特性需要满足适航规章的要求,有必要在飞机方案的优化设计过程中建立准确的计算分析方法来开展评估,以保证飞机方案的适航符合性、降低设计更改风险。基于滑行艇水面滑行水动力分析方法、地面起落架多体动力学建模方法及 Matlab / Simulink 仿真环境,分别建立某船身式水陆两栖飞机水面、地面起降的飞行仿真模型,数学模型中包含飞机本体飞行力学模型、水动力模型或起落架模型,通过对算例飞机水面和地面起飞过程开展飞行仿真,得到飞机各运动状态变量、起落架参数、水动力等的时间历程,并与飞行试验、水池试验数据进行对比分析。结果表明:所建立的船身式水陆两栖飞机地面、水面飞行仿真方法达到了型号设计的精度要求,仿真结果与试验试飞结果吻合得较好。     

“蛟龙”出水——中航工业将研制大型灭火／水上救援水陆两栖飞机

为满足我国森林灭火和水上救援的迫切需求，经国务院同意，工业和信息化部和财政部今年6月联合批复了中航工业研制大型灭火／水上救援水陆两栖飞机的立项报告。9月5日，大型灭火／水上救援水陆两栖飞机研制项目启动会在中国特种飞行器研究所举行。近日，本刊记者专访了负责该项目的中国特种飞行器研究所的所长陈东升和副所长、总工程师褚林塘。     

大型水陆两栖飞机地面滑跑稳定性分析与仿真

起落装置直接关系到飞行器的起飞与着陆安全,是其重要部件和系统之一。大型水陆两栖飞机的起落架设计需在空气动力学与水动力学领域得到协调,是一个更为复杂的动力学问题,同时也是当前大型飞机研制中亟待解决的问题之一。基于多体动力学理论与LMS Virtual.Lab仿真环境,建立某大型水陆两栖飞机地面滑跑过程的动力学模型,通过对其地面对称滑跑等情况的仿真计算,着重对滑跑过程中的航向稳定性进行分析,实现水陆两栖飞机对称滑跑动力学分析与仿真。     

大型水陆两栖飞机特殊任务模式对总体设计的挑战

面向森林灭火和水上救援任务设计的大型水陆两栖飞机，由于其特殊的任务模式，给设计工作带来了许多全新的挑战。首先，分析了国内森林灭火和水上救援的需求，并介绍了对应的任务模式。然后，总结了在型号研制过程中不同于常规飞机的特殊设计和相应的解决方法，具体包括：以国内供应商为主体的构型管理体系的建立、气水动一体化设计、全新的起落架布局设计、任务系统集成和效能评估、驾驶舱集成设计、设备布置和腐蚀防护设计。最后，提出了在适航审定和集成应用方面仍需重点关注的4个研究方向。     

水陆两栖飞机结构密封性验证方案

针对大型灭火/水上救援水陆两栖飞机AG600飞机研制过程中结构密封性验证需求,结合型号研制实际情况,从验证方案、工艺策划和工程实施三个方面进行系统分析。通过指出气密性验证试验和水密性验证试验存在的主要问题,提出型号结构密封性验证优化思路,并给出优化后的验证流程,为船身式水陆两栖飞机结构密封性试验验证提供参考。     

我国适航规定轻型水陆两栖飞机部分的修订建议

本文从水陆两栖飞机的国内外发展现状入手,展望了水陆两栖飞机的未来应用。结合我国目前的适航审定规则与国外发达通航国家的适航规章,从飞行性能和特征、结构和载荷、航电系统三个方面比较分析了现有适航规定中水陆两栖飞机的适航要求异同,总结其特点,并分析了适航规章的不足；根据轻型水陆两栖飞机的实际结构特点和任务模式,提出了我国现有适航规定在水陆两栖飞机方面的适航要求在起飞特性、结构安全、密封和腐蚀防护以及驾驶舱系统集成等方面的增补建议。     

大型灭火飞机投水过程数值仿真方法研究

基于低速气流下的水体扩散特性,建立了大型灭火飞机投水过程的数值模型。根据水体在空中破裂各个阶段的物理状态和受力情况,综合国内外水体在不同量级下计算的数学模型,采用滑移结构网格技术,给出了适用于水体从水箱投放到落地整个过程的欧拉模型,用于飞机投水后的着水特性分析,并通过与国外风洞试验结果的对比,验证了模型的正确性。数值模拟结果表明,欧拉模型的建立有效地解决了腹箱式灭火飞机投水效能评估的问题,为飞行试验和工程设计提供了有益的理论依据。     

水陆两栖飞行器汲水系统结构改进设计与仿真验证

汲水系统是飞行器灭火系统实现汲水功能的主要系统,改进汲水系统的设计可以缩短汲水时间,提高灭火效率。对某型两栖飞行器的原始汲水系统进行基于计算流体力学的仿真分析,发现其出口位置设置不合理,导致两个出口流量差别过大,汲水时间过长,不满足汲水要求。为了缩短汲水时间,提出两种不同出口位置的汲水结构形式,并通过仿真分析得到出口流量差别较小的出口位置模型,在该模型基础上增加挡板并提出三种不同挡板位置模型。结果表明：当挡板距离管道中线10 mm 时,两个出水口流量大致相同,汲水时间较原始汲水系统构型缩短了50%,上述结构改进对后续该型两栖飞行器汲水管路设计具有重要意义。     

工业动态

<正>我国三款大飞机研制工作进展顺利据中航工业3月10日透露,中航工业承担的C919机体大部件生产已全部交付,将在年内完成总装;我国自主研制的大型运输机"鲲鹏"将完成系列高难度试验试飞任务,有望在较短时间内交付用户;全球最大的在研大型灭火/水上救援水陆两栖飞机AG600将于年内完成总装,于2016年首飞。     

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。     

飞机全数字仿真系统的研究

叙述了飞行仿真技术的分类，包括数学仿真、含实物仿真和人在回路中的仿真。在总结飞行仿真研究经验的基础上，提出了一种适用于飞机设计、研究的“飞机全数字仿真系统”。主要介绍了这种全数字仿真系统的功能、硬件结构、软件组成以及研制这种仿真系统的关键技术，为工程模拟器的研制打下了良好的基础。     

大型飞机穿越微下击暴流风场的实时仿真(英文)

为在飞行模拟器中高逼真度地模拟在扰动风场中的飞行,研究了大型飞机在起飞着陆阶段遭遇微下击暴流风切变的实时仿真。基于涡环和Rankine复合涡原理建立了参数化三维微下击暴流模型。通过涡环倾斜和多涡环叠加方法实现了各种复杂微下击暴流风场的模拟。基于Boeing747-100飞机建模数据,系统推导了含风切变影响的六自由度动力学模型,给出了扰动风下气动模型修正的一般方法。对该机遭遇微下击暴流时实施纵向和横侧改出分别进行了控制器设计与仿真。研究结果表明,建立的三维微下击暴流模型可扩展性强,可用于模拟实际复杂风场。含风切变影响的大型飞机动力学模型合理有效。针对飞机从不同位置穿越风场,可采用不同的改出策略。整个模型可应用于飞行模拟器的实时飞行仿真。     

大型水陆两栖飞机增升装置特殊设计综述

为掌握大型水陆两栖飞机增升装置工程设计的基本原理和主要技术,设计出满足较高气动力与水动力性能要求的高效增升装置,围绕两栖飞机增升装置的特殊设计方法开展了系统研究。通过对比分析两栖飞机与常规陆基飞机增升装置的技术特征与设计差异,在综合分析国内外典型两栖飞机增升装置的类型及设计特点的基础上,针对两栖飞机的快速性、喷溅性和抗浪性指标,对增升装置在使用和设计环节中相关影响要素进行了详细阐述。依据两栖飞机的使用环境以及使用要求,探讨了气动力与水动力耦合设计对两栖飞机增升装置的重要性,分析了水面喷溅、近水面效应、机构偏转限制等对增升装置的影响机理和影响规律,剖析了增升装置设计与抗浪指标的内在联系,对增升装置下偏量的选取方法给出建议。结合大量水动力、气动力试验和数值模拟数据,总结提炼出了与工程实际紧密结合的两栖飞机增升装置特殊设计原则。依据本文总结的设计方法完成的增升装置方案,已成功应用于我国正在研制的某大型水陆两栖飞机。通过风洞及水动力试验验证,结果表明该飞机越过阻力峰后未发生主喷溅冲击增升装置的现象,耐波性预报表明该飞机的抗浪能力满足预定的技术要求,从而进一步验证了本文提出的增升装置设计思路和设计方法的可行性,且具有较强的工程应用价值,可为两栖飞机增升装置的设计提供可靠的设计参考。     

推力矢量飞机自适应控制系统仿真平台研究

研究了具有自修复功能的推力矢量飞机自适应控制系统的结构功能特点,研究了RHO优化控制算法实现在线控制器设计,利用MSLS辨识算法实现在线飞行参数辨识和等价空间算法、传感器信息融合技术和概率统计理论实现FDI算法。并且根据系统各个部分的算法,采用面向对象技术语言VC 6.0和三维图形语言OpenGL开发了仿真平台,利用仿真平台实时演示了飞机存在舵面故障情况下的飞行控制系统运行仿真,解决了飞机飞行过程中存在舵面损伤和气动参数变化的问题,该仿真平台可以根据需求进行飞机故障加载,具备完备的推力矢量飞机自适应控制系统仿真功能。     

飞机突防飞行非线性解耦控制的实时仿真方法

非线性解耦控制系统仿真是当前研究的重要方向之一。本文提出了一种仿真飞机大大气扰动下突防飞行非线性解耦控制的简便方法，该法用飞机指令变量的跟踪特性来仿真系统的解耦控制特性和对期望突防迹的跟踪特性，具有方法简单，易实现，计算稳定，实时性较好，结果准确，仿真检验人可介入，可在无地形的视景设施条件下使用等特点。可用于设计选择解耦控制律参数，研究和检验飞行器运动的解耦控制特性及其它非线性解耦控制系统的实时仿真研究。     

飞机空调系统热利用的分析及其仿真研究

研究给出了一种应用于飞机空调系统热利用计算的新方法,区别于传统热力学第一定律的能量分析方法,以热力学第二定律为基础,运用分析法对飞机空调系统进行热计算。以某型民航飞机为例,建立其空调系统模型,并按照设定的飞行任务的飞行参数实时模拟飞机空调系统热利用情况。在上述基础上,由系统最小减原理,仿真计算空调系统冲压空气进气调节板的开度变化,达到优化飞机空调系统热利用的目的。本研究表明,最小分析法对飞机复杂空调控制系统的热力学综合设计具有重要指导意义;将仿真技术应用于民航机热利用系统设计中,对系统的优化计算具有一定参考价值。     

飞机乘员应急撤离可视化仿真方法研究

本文提出一种大型飞机应急撤离的三维可视化仿真方法。通过元胞自动机模型进行二维仿真,得到撤离路径,再结合数字化平台Delmia上建立的大型飞机客舱三维可视化仿真环境,进行飞机应急撤离的三维可视化仿真。通过仿真可以对飞机应急撤离的时间、撤离行为进行评估与分析。结果表明:该方法对于大型飞机总体初期方案设计中的应急撤离过程的评估和结构布局优化工作以及适航符合性研究具有周期短、费用低的优势,具有良好的工程应用价值。     

失重飞机飞行方法研究

通过分析失重飞机飞行的运动特性、失重飞行操纵方法以及失重飞行的影响因素等,总结了失重抛物线飞行的基本方法。在理论分析的基础上,通过模拟仿真试验的手段对失重抛物线飞行的全过程进行了飞行仿真试验,对失重飞行的操纵方法进行了研究。仿真试验表明,此飞行方法是可行的,可为失重飞机飞行试验提供参考。     

飞机结构强度静力试验计算机仿真系统的构架与组成

介绍了飞机结构强度静力试验仿真系统的构架和组成部分，试验环境、试验样机和试验过程的仿真是飞机结构强度静力试验仿真系统的组成部分。试验样机的静力学仿真模型足结构静力试验仿真系统准确性和可靠性的关键，除有限元分析方法模型外，提出了基于历史试验数据的特征结构模型。飞机结构强度静力试验仿真系统是一个能够不断积累资源和不断完善性能的结构试验仿真系统，同时也是开发其它飞机结构强度仿真试验系统的软件平台。     

基于全量运动微分方程的飞机飞行系统仿真

飞行系统仿真是飞行模拟器仿真的重要组成部分.飞行系统数学模型中的运动方程模型可以分为小扰动模型和全量运动微分方程模型.由于小扰动模型不能模拟飞机的全部运动状态,所以研究基于全量运动微分方程模型的飞行系统仿真是必要的.介绍了飞机气动力/力矩计算公式和飞机全量运动微分方程以及在飞行系统仿真中飞机气动力/力矩计算和全量运动微分方程解算所要用到的主要算法公式.针对飞机全量微分方程的解算,较详细介绍了一种改进的变步长Runge-Kutta方法并应用该方法进行了飞机定直平飞无操纵小扰动情况下的仿真.结果表明,该数值方法运行稳定,精度也能达到要求.