利用实时频率响应技术确定X—36飞机稳定裕度

X－36遥控驾驶飞机是用来演示无垂尾敏捷战斗机构型关键技术的。1997年11月在爱德华兹空军基地Dryden飞行研究中心，X－36非常成功地完成了31项任务试飞计划。为了便于开环传递函数的估计，X－36飞控系统结构在每个轴只包含单一的控制通道。由于利用频率响应技术实时估计单输入，单输出开环传递函数允许X－36飞机飞行包线的扩展快捷而安全。应用实时稳定裕度（RTSM）法获得的飞行数据为深入了解控制律性能够提供了条件并指出了改善稳定裕度所需的变化。此外，RTSM的能力也极大地增加硬件闭环模拟效率并显著减少控制律开发时间。RTSM频率响应技术可在遥测位置使用，能提供有效的声音和数据通讯。本文给出为X－36试飞计划开发的实时稳定裕度测量技术并伴有模拟及试飞结果，同时也叙述了对X－36飞机横侧控制机构多输入多输出奇异值分析的实时应用。     

运用实时频率响应技术确定X—36稳定性裕度

NASA／波音公司的X—36遥控飞机用来验证无尾敏捷性战斗机布局的关键技术。1997年11月，在加州爱德华兹空军基地德赖登飞行研究中心，X—36成功地完成了含31项任务的飞行试验计划。X—36飞行控制系统结构包括每个轴向的单一控制通路，以便估算开环传送函数。采用频率响应技术实时估算单输入、单输出开环传递函数，可以快速安全地扩展X—36的飞行包线。实时稳定性裕度(RTSM)方法取得的飞行数据用来深入分析控制率性能，并指出了提高稳定性裕度所需的修改。RTSM能力大大增加了硬件在环模拟效率，并显著减少了控制率的开发时间。研究证明，只要语音和数据通信可以利用，RTSM频率响应技术就可以从遥控站应用。本文介绍了为X—36飞行试验计划研制的实时稳定性测量技术及从模拟和飞行试验得到的结果。此外，还论述了多输入、多输出奇异值分析在X—36横向控制方面的实时应用。     

无尾战斗机技术

为了降低战斗机的RCS,减小飞行阻力,改善战斗机的机动性能及降低成本,无尾战斗机将成为未来战斗机的一种选择.文中介绍了无尾战斗机的气动布局,探讨无尾战斗机的稳定与控制的方案.     

无尾先进战斗机的可重构飞行控制

本文介绍了一种以显性模型跟随结构的动态反演控制律为基础的可重构飞行控制方法。采用在线神经网络自适应地调整受控对象反演中的误差，这些误差可能是由建模的不确定性、故障及损伤等原因引起的。采用在线控制分配来生成个别控制效应器指令，在优化如机动载荷减缓、雷达信号特征等性能目标时，该指令产生期望的角加速度。在组系统识别用来估算控制分配算法使用的控制导数。还采用了飞行员输入滤波器，它利用控制分布矩阵的核中信号来增强控制效应器指令。这就可以识别那些由于控制联动而共线性的参数，这种控制联动是由控制分配算法造成的。通过在无尾先进战斗机上的应用，对这一可重构控制律进行了论证。本文中所述的结果主要取自于波音公司课题组完成的有关空军RESTORE预研项目的工作。     

无尾飞机的多变量控制律设计

本文介绍了按无尾战斗机综合的纵向和横侧向动力学特性设计的手动飞控系统。所用的设计方法是动态反演与结构化奇异值综合相结合,以便解决稳定性,性能和对受控对象不确定因素的鲁棒性问题。根据闭环系统所达到的稳定性,飞行品质和可靠性订出了设计目标。总设计结构包括一个内回路和一个外回路。内回路将飞机动力学特性调整等于所需的动力学特性。而外回路则采用结构化奇异值综合法来获得一种鲁棒的动力学控制器,以跟踪模型对飞行员指令的理想响应。然后利用一个可按飞机飞行状态调参的前置滤波器使系统输入成形,以便获得所要求的飞行品质。     

无尾飞机的多变量控制律设计

本文介绍了按无尾战斗机综合的纵向和横侧向动力学特性设计的手动飞控系统。所用的设计方法是动态反演与结构化奇异值综合相结合，以便解决稳定性、性能和对受控对象不确定因素的鲁棒性问题。根据闭环系统所达到的稳定性、飞行品质和可靠性订出了设计目标。总设计结构包括一个内回路和一个外回路。内回路将飞机动力学特性调整等于所需的动力学特性，而外回路则采用结构化奇异值综合法来获得一种鲁棒的动力学控制器，以跟踪模型对飞行员指令的理想响应，然后利用一个可按飞机飞行状态调参的前置滤波器使系统输入成形，以便获得所要求的飞行品质。     

X—31过失速包线扩展综述

Ｘ－３１是用于探索增强战斗机机动性战术优点的研究机，通过利用推力矢量可达到增强战斗机机动性，本文提供了Ｘ－３１研究计划和飞机的信息，讨论了Ｘ－３１过失速包线扩展试验及飞机需要进行的改进。     

X—38飞行器无粘绕流的非结构网格模拟

本文采用非结构网格，利用DLR所发展的计算软件TAU对X－38飞行器高超声速无粘绕流进行数值计算。为了生成有效的计算网格及提高对流场细节的分辨率，在求解过程中应用了网格自适应,并研究了网格密度对气动力的影响程度；同时与现有的实验结果和用结构网格得到的结果进行了比较，符合程度令人满意。     

无尾飞机的高性能翼型设计研究

针对无尾布局飞机高升阻比与小低头力矩的翼型设计要求,在研究前加载与后卸载对翼型气动力影响的基础上,基于前加载与后卸载设计思想,采用调整翼型的厚度与弯度及其分布的翼型设计方法,很好地解决了无尾布局小低头力矩翼型设计问题,实现了具有高升阻比、小低头力矩的翼型设计目标。结果表明,该方法简单、易行,结果可靠,具有较好的工程实用性和操作性。     

使用系统辨识法分析X—29投放模型的横侧稳定性

在ＮＡＳＡ兰利的Ｐｌｕｍｔｒｅｅ试验场,一架Ｘ－２９前掠翼飞机的２２％缩比的动力相似模型正在进行无线电控制的投放试验。飞行数据是来自５按试飞大纲的早期飞行记录。这些飞行主要由在很宽的迎角变化范围内,大振幅机动飞行并伴随着特有不可控的机翼摇摆过程组成。．     

无尾布局翼型的DISC设计研究

采用DISC方法耦合N-S方程求解程序研究了无尾布局翼型的设计。通过NLF1015,RAE2822翼型的反设计表明,该方法可用于亚、跨声速翼型设计,具有简单、计算量小的优点。完成了翼型改进和新翼型设计,对某BWB飞机内翼段翼型进行了改进设计,采用人工干预对现有翼型压力分布进行局部修正,达到快速削弱激波、改善翼型气动性能的目的;针对小展弦比翼身融合布局内翼段新翼型设计,采用基于多目标多约束压力分布优化的设计思想,得到满足气动和几何约束的目标压力分布。设计结果表明,数值优化目标压力分布方法较易满足总体与气动的设计目标和约束。     

新型无尾联接翼布局气动特性研究

提出一种上下错开的无尾联接翼,即前翼或者后翼上反一定角度,使得前后翼垂直方向的相对距离从翼根处开始到翼梢处逐渐增大,以达到减小前后翼气动干扰的目的,搭接的小翼具有翼梢小翼作用,可有效减小诱导阻力。采用基于RANS方程的数值方法,研究了前后翼分别上反10°,20°和30°时对总体气动特性的影响,结果表明,当前翼上反且上反角为30°时其联接翼系统气动性能最佳。对该联接翼布局在Ma=0.85,0.95和1.20下进行了数值分析,结果表明,其升力系数变化较小,阻力系数在Ma0.85后才急剧增大,有应用于未来跨声速/超声速客机布局的潜力。     

无尾布局纵向操纵的嵌入式舵面概念研究

基于提高W型无尾翼身融合布局大迎角俯仰操纵能力的设想,探索一种机身下表面嵌入式俯仰操纵舵面的新概念。采用CFD方法,研究纵向两个位置、两种弦向长度组成的四种机身下表面嵌入式舵面构型对无尾气动布局性能的影响及其流动机理,分析了嵌入式舵面提供纵向操纵控制的作用原理。研究结果表明,下表面嵌入式舵面可作为无尾布局大迎角俯仰操纵的有效补充措施,为无尾布局大迎角俯仰操纵提供了新的技术途径,具有进一步深入研究的价值。     

无尾飞机布局方向控制特性研究

介绍了无尾飞机布局方向控制特性风洞试验研究的主要结果。在两种典型布局上研究了扰流板、开裂副翼、机头边条、活动和偏转翼梢及舵面的方向控制特性。认为机头边条、开裂副翼、活动(偏转)翼梢及其舵面组合是一种极具潜力的方向控制方案，可供无尾飞机布局参考。     

'W'型无尾布局流动机理研究

基于NS方程数值模拟方法,研究了‘W’型无尾布局的流动机理。与参照前掠翼布局相比,‘W’布局优越的气动性能来源于其流动形态的变化:小迎角时,翼身融合升力体设计,使机体表面流动更为通畅,升力增加,机体部件干扰减小,部分补偿了因机身加宽,浸润面积增大带来的摩擦阻力,使总阻力没有明显增加。α≥6°,‘W’布局具有新的流动结构,机翼上表面流动由侧缘涡和前缘涡及其诱导的二次涡所控制,侧缘涡与前缘涡之间产生有利干扰,增强了对机翼表面流动的控制能力,不仅带来涡升力,而且有效控制了前掠翼根部流动分离,是其具有优越纵向气动性能的物理原因。‘W’布局新的流动结构为其横侧气动性能改善奠定了基础,为进一步完善布局设计提供了理论依据。