人机闭环飞行品质预测准则研究(英文)

在飞机设计中,应用驾驶员数学模型预测飞机飞行品质是避免人机系统出现不良耦合的重要途径之一。为了研究人机闭环飞行品质预测准则,本文首先建立了具有40个飞机构型的飞行模拟实验数据库。利用该数据库中的实验数据,采用插值方法获得预测驾驶员操纵行为特性的数学模型,由此计算得到了描述人机系统闭环特性的指标。文中分析了Neal-Smith准则和MAI准则的特点,通过研究闭环特性指标与实际驾驶员飞行品质评价结果的关系,对MAI准则边界进行了修正,建立了改进的人机系统飞行品质预测准则。最后,利用改进准则进行飞行品质预测,结果表明,改进后的准则能够比较准确的预测飞机飞行品质。     

驾驶员—飞机系统特性的匹配分析

飞行品质好的飞机始终要求飞机的动力学特性与驾驶员操纵的动力学特性之间有高度一致的配合，本文以某电传操纵飞机为例，仅研究在驾驶员完成飞机俯仰跟踪任务时，在满足Ｎｅａｌ－Ｓｍｉｔｈ准则条件下，驾驶员和飞机参数之间的匹配关系，以及系统特性与飞行品质之间的联系。     

操纵面故障对飞行包线的影响研究

进行飞机操纵机构故障时飞行包线估计对提高飞行安全具有重要意义。针对飞机操纵面故障特点,提出一种在线飞行包线估计方法。首先根据操纵面对飞行动力学参数的影响建立故障参数模型,然后应用基于遗忘因子的最小二乘参数估计方法进行气动参数的在线估计,最后基于参数估计结果进行包线的精确估算和分析,计算结果可为驾驶员和包线保护控制提供参考。仿真分析表明,该方法能精确估计飞行包线范围。     

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动力学特性和驾驶员操纵动力学特性，更重要的是取决于驾驶员─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；再按Ｎｅａｌ—Ｓｍｉｔｈ准则评价了该机的飞行品质，并且与按ＭＩＬ—Ｆ—８７８５Ｃ规范要求的飞行品质进行了对比。     

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。     

BW—1变稳飞机飞行品质试验研究

本文论述利用BW-1变稳飞机对人感特性与短周期特性及其组合进行的大量的地面模拟试验和空中飞行试验。由驾驶员操纵飞机完成特定的任务,通过大量的客观试验数据和驾驶员的主观评定(评定等级和建议),研究纵向操纵品质特性,使中国驾驶员对库珀—哈珀评定标准有了进一步的认识,给出了一些结论和建议。     

直升机贴地飞行时人—机响应特性研究

本文分析和研究了驾驶员工作负荷、操纵功效和阻尼等对贴地飞行时直升机飞行品质的影响,导出了简化的驾驶员增益和驾驶员评定等级的工程计算公式,并与飞行试验数据进行了比较.结果表明,本文的方法可用于各种直升机的飞行试验和设计估算.     

考虑弹性和紊流影响的人机闭环特性分析

本文对Kleinman等人采用现代控制论的最优化技术所提出的驾驶员最优控制模型,从研究飞机纵向飞行品质规范的角度做了较为详细的论证和探讨。该模型分析了B-1飞机的弹性模态干扰对刚体动力学特性及飞机操纵品质的影响,同时分析了大气紊流对J-7飞机操纵品质的影响.计算结果证明了该模型可在飞机初始设计阶段用于分析飞机飞行品质。     

飞机着陆下滑状态人-机系统动态特性分析

采用最优控制驾驶员模型在频率域内分析是理论评价电传操纵飞机着陆下滑状态飞行品质的一种有效方法。基于人 -机系统响应特性可揭示出驾驶员工作负荷和系统动态特性之间相互影响。驾驶员相位补偿作为驾驶员工作负荷的度量 ;取人 -机系统闭环带宽、开环高频峰值和飞行轨迹倾角误差均方值等指标来评价系统动态特性。这些评价准则与驾驶员主观评分之间具有很好的相关性。应用该方法对某电传操纵飞机进行分析 ,其结果与飞行模拟评价结果较为一致     

人-机闭环系统(滚转操纵)飞行品质

本文讨论了人-机闭环系统(滚转操纵)飞行品质地面模拟试验关于驾驶员描述函数的测定方法与结果。对人-机闭环系统飞行品质分析预测方法进行了初步研究,并与试验结果进行了对比。     

飞机地形跟踪／回避突防飞行解耦控制的人机半物理仿真研究

本文利用人机半物理仿真法,研究了大气紊流对飞机突防飞行的解耦控制特性、驾驶员的操纵性及乘坐品质的影响,检验了非线性解耦控制系统对驾驶员实时操纵指令的跟踪特性。结果表明：解耦控制律能够在大气紊流扰动下解除飞机纵横向运动的非线性交叉耦合,＿有良好的解耦操纵性能和乘坐品质,减轻了驾驶员的操纵负担,从而提高了低空突防飞行的安全性,也验证了理论研究的结果。     

俯仰跟踪任务中的驾驶员神经网络模型辨识

 在飞机设计中,应用驾驶员数学模型预测飞机飞行品质是避免人机系统出现不良耦合的重要途径之一。为了提高飞行品质的预测精度,采用人工神经网络(NN)方法进行驾驶员模型辨识,着重研究该模型对不同飞机被控对象的适应能力。首先,详细分析了驾驶员完成俯仰跟踪任务的操纵行为特点,提出适用于该驾驶员行为描述的神经网络模型结构形式。然后,根据对不同被控对象进行俯仰跟踪实时仿真实验的结果,对神经网络模型参数进行识别。最后,对模型辨识结果进行了精度评价。研究结果表明,该辨识方法适用于研究具有不同增益、不同短周期振荡频率飞机被控对象的驾驶员操纵行为特性。     

民用飞机电传PIO杆力特性设计建议

在民用客机的飞行过程中,驾驶员通过驾驶杆对飞机实施操纵,并希望飞机按照所期望的方式飞行。杆力特性设计的目的是通过设计驾驶员操纵力与控制律指令信号的相互关系,使增稳飞机操纵特性满足有关飞行品质规范的要求,这对于预测和抑制PIO具有重要意义。本文总结了杆力特性对PIO的影响规律,通过采用过载指令构型,设计4组不同的杆力梯度进行对比分析。结果表明,在设计民用电传飞机的杆力梯度时,建议严格按照俯仰机动力梯度等级中的的1级杆力梯度要求选取,驾驶员就能够较为轻松、准确地完成俯仰截获任务。     

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。     

飞机地面运动的模拟

歼×飞行模拟机研制过程中需要比较逼真地模拟出飞机在地面运动(包括滑行、转弯、起飞和着陆)的动态和操纵反应,并最后要得到驾驶员的认可。本文提出了飞机在地面运动的数学模型,其中包括机体坐标系的六自由度全量方程,相对于地面的运动速度和位置方程,各种不同跑道状态和刹车情况下机轮所受到的力和力矩方程等。本文对调试飞行模拟机时所遇到的几个问题,为飞机运动的平稳性、起飞滑跑的纵向动态等作了讨论,简要的分析产生各种现象的原因,说明所采用的解决措施。本文还根据驾驶员在飞行模拟机上操纵飞机起时实测所得数据,绘制出采取修正措施前后的运动参数随时间的变化曲线并进行了对比,对此结果说明措施是有效的。此外还列出一些表征起飞、着陆特征的数据。歼×飞行模拟机虽已经国家正式验收并投入使用,但在地面运动模拟中也存在一些缺点,对此,作者提出一些改进的初步意见。     

横航向驾驶员诱发振荡研究及地面模拟验证

本文建立了包括非线性环节在内的横航向驾驶员—操纵系统—飞机本体组合系统的数学模型,采用闭环控制原理,对JJ-7飞机横航向驾驶员诱发振荡PIO问题进行了研究,并详细地讨论了驾驶员参数及其各种操纵动作、操纵系统和飞机本体气动参数对横航向PIO的影响,探讨了横航向PIO产生的机理。文中以JJ-7飞机为例,采用时域法在整个飞行包线各点进行了检查,并用固基飞行模拟器进行模拟验证。其结果与理论计算结果相一致。     

不对称推力飞行的最小操纵速度分析

首先,叙述了发生不对称推力飞行的条件,在不对称推力飞行条件下的操纵方法,以及和最小操纵速度的关系。然后,从横航向运动方程入手,推导出了地面和空中最小操纵速度的计算公式,并以Ｈ６飞机为例进行了计算。结果表明：地面和空中最小操纵速度的大小主要取决于工作发动机推力形成的偏转力矩。最后,分析了影响最小操纵速度的因素,指出了考虑最小操纵速度时不对称推力飞行的特点,可供飞行人员参考。     

一架“侍卫”(Outrider)无人机在飞行试验中坠毁

在今年8月事故发生时,这架无人机刚刚为美陆军完成了为期两年之久的飞行验证计划,开始它的进一步飞行试验任务.当操纵人员发现飞机发动机发生故障时,它正在约600米的高空飞行,机上的空中救援伞在飞机下降到150余米     

某机型横向操纵迟缓、驾驶杆跳跃问题的排除

飞机操纵系统的故障直接影响飞机的安全与飞行任务的完成.一架飞机同时出现横向系统操纵迟缓和驾驶杆有跳跃感两个故障,使得问题变得较为复杂.本文通过对副翼操纵系统的理论分析,准确地判断故障所在,并提出了解决的方法.     

时域中低阶等效系统方法及其应用

介绍了用低阶等效系统拟配高阶飞机时间反应的新方法，该方法利用飞行试验中收集的飞机输入和输出数据识别飞机动力学特性，以变稳飞机ＮＴ－３３Ａ飞行试验为例，预测和评定了不同构形情况下的有关飞行品质，并与带宽准则估计结果和实际驾驶员评定进行了比较，结果证明该方法适用于飞行试验中飞行品质的评定。