Evaluation on novel architecture for harmonizing manual and automatic flight controls under atmospheric turbulence

Pilot uncertainty in aircraft response under automatic flight control has triggered aircraft accidents/incidents in the past. This uncertainty compels a pilot to disengage autopilot and switch to manual control. However, the decision to disengage autopilot and when to do it can be difficult: especially if there is not enough time to monitor the cockpit displays, for instance while countering atmospheric turbulence. Against this background, we proposed the “human as a control module” architecture for harmonizing pilot and autopilot controls. The architecture blends pilot maneuver with autopilot control instead of switching between them when simultaneous inputs are given to the aircraft. By automatically adjusting pilot and autopilot control inputs, the architecture avoids overlaps of both control authorities and helps to circumvent the effect of conflicting actions. This paper applies the architecture to the situations of past aircraft incidents which had been caused by the transfer from autopilot control to pilot maneuver after encountering atmospheric turbulence. The effectiveness of the architecture is evaluated via simulation study for the specific incident examples. Furthermore, this paper extends the architecture with an Extended Kalman Filter (EKF) based observer and evaluates its robustness under errors in wind estimation.     

H—6飞机在低空风切变中的动态响应特性和下滑航迹的研究

本文用修正的哈明预测校验计算方法,计算了H-6飞机在水平风的垂直切变和三向风切变的情况下的动态响应特性和下滑航迹的变化,并根据需要给出了改善飞机对风切变适应能力的自动驾驶仪结构,用快速数字仿真方法计算出了改善结果.     

某型飞机角位移自动驾驶仪比例式控制规律设计与仿真

现代飞机越来越复杂的飞行任务对飞机控制系统性能提出了更高要求,而飞机控制系统性能的好坏与飞机自动驾驶仪控制规律设计的优劣关系密切.为此,对某型飞机自动驾驶仪的比例式控制规律进行了分析和设计,仿真研究了控制规律中的速率反馈及位置反馈的作用和选取原则,进而设计出性能良好的飞机角位移自动驾驶仪比例式控制规律.通过大量仿真比较...     

Multi-body dynamic system simulation of carrier-based aircraft ski-jump takeoff

The flight safety is threatened by the special flight conditions and the low speed of carrier-based aircraft ski-jump takeoff. The aircraft carrier motion, aircraft dynamics, landing gears and wind field of sea state are comprehensively considered to dispose this multidiscipline intersection problem. According to the particular naval operating environment of the carrier-based aircraft ski-jump takeoff, the integrated dynamic simulation models of multi-body system are developed, which involves the movement entities of the carrier, the aircraft and the landing gears, and involves takeoff instruction, control system and the deck wind disturbance. Based on Matlab/Simulink environment, the multi-body system simulation is realized. The validity of the model and the rationality of the result are verified by an example simulation of carrier-based aircraft ski-jump takeoff. The simulation model and the software are suitable for the study of the multidiscipline intersection problems which are involved in the performance, flight quality and safety of carrier-based aircraft takeoff, the effects of landing gear loads, parameters of carrier deck, etc.     

非直线滑跑飞机的摆振与滑跑稳定性

在非惯性坐标系中建立了起落架支柱的动力学模型。与飞机地面运行的六自由度模型结合，可以考察非直线滑跑飞机的起落架摆振现象及飞机地面滑行的方向稳定性。以Ｋ８飞机为例，考察了非直线滑跑模型与传统的直线滑跑模型的摆振特点及飞机的滑跑稳定性。算例结果合理，表明模型可供有关研究参考。     

投弹对飞机稳定性影响分析

对带有自动驾驶仪的飞机投弹时的稳定性进行了分析。对投弹干扰问题进行了描述，并对投弹过程进行了建模、仿真和控制律优化设计。结果表明．导弹投放过程中，飞机能够很好地恢复和稳定姿态，飞机平台可以保证导弹顺利投放。     

舰载飞机逃逸复飞动力学特性研究

采用相关作用力方法，建立了考虑起落架变形运动影响下飞机在运动斜甲板上的着舰滑跑运动方程，综合研究了海浪，风，地效，航母摇荡运动和起落架伸缩运动等因素对飞机着舰脱挂后逃逸复飞特性的影响，为舰载飞机逃逸飞行特性提供了计算方法。     

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。     

飞机起落架动力学建模及着陆随机响应分析

针对飞机起落架弹性结构特征的动力学建模及其离散结构简化响应分析问题,利用哈密顿变分原理,提出并建立了弹性结构的起落架动力学模型。根据此动力学模型,可自由选择起落架的结构离散数量进行动力学方程的求解和响应分析。以某型飞机着陆过程为研究实例,使用随机模拟方法,通过模拟飞机着陆下沉速度、初始位移和路面不平度,分析了飞机着陆过程起落架的随机响应特征,确定了起落架的实际动力学性能和应力应变特性,为后续起落架的结构参数优化及其疲劳性能分析提供了基础参考依据。     

舰载机斜板滑跃起飞情况地面载荷

设置舰艏斜板以减少舰载机起飞滑跑距离、降低甲板风要求,从而实现无弹射系统情况下的短距起飞作业,这已在一些“蓝水”海军强国的航空母舰上得到了多年应用。给定航母起飞甲板长度和斜板曲线构型,飞机能否成功滑跃起飞取决于它的气动特性、最大起飞质量、发动机推力、出口速度和起落架强度。 本文提出了一种舰载机斜板滑跃起飞情况地面载荷的计算方法,也建立了完整的斜板曲线方程（曲线已经过飞机适配性优化）。文中还应用本方法计算了某双座多用途舰载教练机的滑跃起飞地面载荷。     

飞机起落架缓冲性能分析、试验、设计一体化技术

 提出了一种飞机起落架缓冲性能分析、试验、设计一体化的工程方法。利用起落架落震试验结果,自动识别缓冲器空气压缩多变指数和油孔流量系数等不可测参数,以便建立准确的起落架数学模型;并在此基础上对缓冲器充填参数和油孔尺寸进行优化设计,使得起落架着陆最大冲击载荷达到最小。试验验证结果表明,该方法是成功且有效的。     

基于Backstepping和扰动观测器的导引律

考虑目标机动和自动驾驶仪动态特性等情况,基于扰动观测器(DOB)技术及Backstepping的设计思想,提出了一种新型的三维导引律。运用Backstepping的设计思想,将包含驾驶仪动态特性的制导环路分为外环和内环两个环路。将目标机动及俯仰和偏航平面间的交叉耦合项当成外环扰动,将驾驶仪参数不确定当成内环扰动,分别设计内外扰动观测器将它们估计出来,利用估计值做前馈补偿得到的外环控制器可抑制目标机动对制导精度的影响及实现两个平面的解耦控制,内环控制器补偿驾驶仪动态特性对制导精度的影响。导引律的设计在于使得导弹的实际加速度跟踪上外环的虚拟控制。仿真结果表明:在目标做大机动、考虑驾驶仪动态特性的情况下,这种导引律仍然具有良好的制导精度。     

一种民用飞机驾驶杆高频抖动的抑制方法

针对民用飞机自动飞行过程中驾驶杆/盘存在较高频率抖动现象,提出一种基于小波理论和有限脉冲响应(FIR)滤波器的信号综合处理方法,以抑制驾驶杆/盘的高频抖动.首先分析了驾驶杆高频抖动形成机制及其影响,然后采用Matlab小波分析工具箱对自动飞行系统内环控制律的输入信号进行分析,通过多级分解确定信号中不同的频率成分;最后设...     

APPLICATION OF OPTIMIZATION TO AIRCRAFT LANDING IN WIND SHEAR

 <正> Aircraft landing in wind shear is dangerous. Many accidents have happened and a lot of research work has been done in this area. Whether an aircraft has enough capability to land in wind shear safely or not is not very clear vet. Using the real worst-case wind shear model and the optimization technique, the optima! open loop controls ol two civil aircraft landing in wind shear are found and it can easily be seen thai, generally speaking, an aircraft has potentiality to land in wind shear satelv. The problem hear is how to help the pilot detect the wind shear on board in lime and control the aircraft correctly and timelv.     

大型飞机研制与模型自由飞试验技术

大型飞机研制过程中需要进行静态测力风洞试验，获得飞机小攻角条件下的气动特性，但对于飞机失速偏离尾旋研究，静态测力试验是不够的，无法获得飞机在失速过程中的动态特性与过渡过程。模型自由飞试验是一种动态试验，是通过飞机缩比模型来研究飞机的失速偏离尾旋问题，包括风洞模型自由飞试验和大气模型自由飞试验。     

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。     

“长空”超低空无人驾驶飞机的飞行控制系统

 本文介绍“长空”超低空无人驾驶飞机的飞行控制系统。这是我国首次将单片计算机应用到无人机的飞控系统。文中对方案选择,控制规律以及为满足超低空飞行高度精度的要求所采取的技术措施作了详细的阐述,通过试飞,鉴定、供靶,说明这一套数模混合式飞控系统的设计是完全成功的。     

飞机前起落架防摆抗断研究

 本文将试验,计算与外场实测相结合,论证了歼六飞机前起落架损伤折断的主要原因是前轮摆振,采取简单、合理、易行的措施,解决歼六飞机前起落架防摆抗断问题,取得显著效果。     

大气扰动及其对飞行的影响

 大气紊流和风切变等现象会影响飞机的飞行品质,并且可能引起严重的飞行事故。本文简要回顾和评述了目前国外研究大气紊流和风切变问题的情况。包括近年来国外在低空大气扰动对飞行影响方面的研究,在改进数学模型、计算与分析方法以及研究与大气扰动有关的飞行品质规范等方面取得的进展。文中同时回顾了我国研究大气扰动对飞行的影响方面的情况。     

Features of active sidestick controllers

This paper discusses the advantages of incorporating active sidesticks into a modern aircraft cockpit. Active sidestick controllers for manual pilot inputs in pitch and roll are examined for commercial transport aircraft. Options and requirements for sidesticks are reviewed. The recommendation of an active sidestick controller is developed providing both cross-cockpit coupling and autopilot backdrive capability. These characteristics provide pilot cues identical to traditional cable-linked column/yoke configurations