无人机遥控驾驶关键技术研究与飞行品质分析

无人机遥控驾驶方式相对程控方式来说,在时间延迟、情景遥现、数据链性能优化以及飞行控制等方面的要求较高,而这些因素也成为了困扰无人机遥控驾驶发展和应用的关键.借鉴无人机技术验证平台地面闭环试验的结果,以时间延迟、数据链路性能为重点针对无人机遥控驾驶所面临的各种关键技术难点进行了深入的分析、研究,提出了合理的关键技术解决方...     

一种自主飞行的小型无人机系统设计

介绍了小型无人机系统的总体结构,分析了无人机的结构设计和算法,阐述了弹射起飞系统和伞降着陆系统的设计原理,采用嵌入式系统和GPS设计无人机的飞行姿态控制、导航控制、任务控制系统和数据链,实现了空中机器人的自主飞行。     

基于指令姿态控制的无人机遥控着陆特性分析

对遥控操纵模式的无人机来说,有效、安全着陆是其飞行品质的首要要求。研究了无人机遥控操纵模式下着陆的典型问题和关键因素,从人机闭环角度分析,建议遥控着陆阶段采用姿态控制模式。在典型的无人机地面闭环试验环境中,模拟了典型时间延迟和链路短时中断情况,让试飞员分别在速率控制和姿态控制模式下完成遥控着陆任务,并按照修订后的适应于无人机飞行的库珀-哈珀评定准则进行评价。通过试飞数据分析和飞行员评价表明:指令姿态控制模式在遥控着陆任务中具有控制精确、飞行员工作负荷小和不易产生PIO等优势。     

一种高实时性无人机数据链帧处理技术

为满足无人机遥控飞行试验中数据链传输的高实时性和可靠性要求,提出了数据帧设计和处理技术,加入拼帧机制并改进了数据链传输性能。通过在理想仿真环境、半实物仿真环境和真实飞行中对帧处理技术的研究,总结了拼帧设计思路和方法。最后,通过分析遥控飞行试验的测试数据,验证了帧设计及处理技术的正确性和可靠性。     

在地面飞行——飞行仿真技术的应用

<正>仿真技术是综合数学、系统工程以及计算机技术等形成的一门综合性新技术。现代飞行模拟器是典型人在回路中的含硬件仿真系统,与风洞、喷气发动机试验台、结构环境试验设备并列为航空四大试验研究设施。飞行模拟器可以用来模拟飞机空中飞行与地面运行,对飞行员进行起飞、爬升、巡航、进近、着陆、机动飞行等训练,也可以对飞机飞行性能、操纵品质、机载系统性能进行分析研究。     

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     

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。     

自主空中加受油会合阶段控制策略研究

无人机自主完成空中加油对提高航程、航时具有重大意义,其中受油机与加油机之间会合阶段的控制策略是保证加受油成功的关键技术。首先,通过分析空中加油过程中有人机与无人机之间的差异性,给出了一种工程上较为可靠的无人机自主空中加受油最优航路设计方法;其次,根据无人机的飞行特点,提出了一种空中加受油会合与编队阶段的控制策略,形成了相应的任务动作,并设计了对应的控制律;最后,通过两架某小型无人机开展了飞行试验,验证了控制策略的可行性,并给出了试验结论。     

第一视角飞行模式设计与无人机着陆试验研究

设计了一种第一视角飞行模式,同时观察图像与导航数据来控制无人机飞行并实现着陆.第一视角飞行是一种基于无人机上加装无线图像传输设备,在地面看屏幕操控无人机的操作模式.无人机操纵员通过观察前视探测器拍摄的图像和导航数据控制遥控器,地面控制站捕捉遥控器的输出信号并把该信号通过数据链传至机载飞控系统,从而实现对无人机的控制.该飞行模式的实现,提高了无人机飞行的机动性,突破了小型无人机只能在本场着陆的限制,使无人机可以在远离本场情况下安全着陆.     

电控汽油喷射改善小型无人机发动机性能的研究

电控汽油喷射能有效地改善发动机的性能,特别对小型无人机发动机,可以实现空中飞行过程中对发动机各参数的实时控制。本文以试验研究为手段,介绍了电控汽油喷射在小型无人机发动机上应用研究的初步成果,然后从理论上分析了电控汽油喷射改善发动机性能的因素和潜力,并且强调了它在小型无人机发动机上应用的重要性。     

地面飞行模拟器建模方法论

针对地面飞行模拟器在航空武器系统设计、研制、试验和研究的全生命周期内的应用及模型与建模的复杂性特点,指出了仿真数学模型及其建模的重要性。从大系统控制论的角度,提出了能够保证地面飞行模拟器仿真可信度的建模分析、实现和VV&A的方法。     

飞机失速/尾旋特性的预测和试验研究

以一架三角翼战斗机为例,详细地介绍了利用风洞大迎角静、动态试验数据及旋转开平试验数据,开展收音机大迎角全局稳定性分析、六自由度计算及地面飞行模拟试验等预先研究。利用投放模型进行了自由飞快行旋试验以及最终完成的全尺寸飞机的失速／过失速／尾旋验证试飞,对预测结果与试验结果进行了相关分析,结果表明两者有较好的一致性。     

DGPS-based aircraft flight guidance/test system

The utilization of the GPS system for Aircraft Flight Guidance/Test (AFGT) is a research project in China. The paper describes the concepts and the technical realization of such a system, including three components: ground subsystem, on-board subsystem and data communication link using TDMA technique. The purpose of the proposed AFGT system is to calibrate and verify performance of an on-board radar. Therefore, it must meet the requirements of evaluation of radar performances in several areas: accuracy, coverage range, and others. The AFGT System's displays are separately: a Moving Colored Digital Map on which flight trajectories, waypoints, and heights of aircrafts are clearly marked; and a Polar Coordinate Figure on which the bearings, headings, and distances of aircrafts relative to the origin of the ground control center are shown. The AFGT may monitor and guide several aircrafts flying in the pointed airspace. It support airport surface surveillance and air traffic control at the terminal area. A real-time software package RTTEST, which includes tracking display software and on-flight test software for radar evaluation, has conducted simulation with satisfactory position accuracy     

新型遥测网系统RF链路管理技术

传统的遥测体制已经不能满足日益增长的飞行试验需求,新型TmNS(Telemetry Network System,遥测网系统)需要RF(Radio Frequency,射频)网络管理来协调资源分配,以满足性能要求.首先介绍了TmNS的总体架构,其RF链路除传统下行遥测链路外,新增了一条双向数据链路,实现多个试验对象和多个地面站的组网.随后讨论了该网络系统RF链路管理的原理和流程.由于链路管理器根据网络容量来分配TxOp (Transmission Opportunity,传输机会),故重点研究和比较了2种动态容量分配算法——B-LM算法和E-LM算法,ELM算法较B-LM算法略复杂,但可以减小系统延时,二者可以在链路管理器中共存,依据网络情况进行配置或切换.最后简要分析了链路管理器的软件结构.RF网络管理是TmNS的一项关键技术,该研究将促进我国新一代遥测网的发展.     

地面飞行模拟器动力学建模与应用研究

地面飞行模拟器的训练效果主要取决于动力学建模的逼真度和满足正常/特殊情况飞行任务的程度。首先,分析了影响飞机动力学特性和飞行员操作各个因素的相互关系,旨在从任务飞行、故障飞行和特殊环境条件飞行三方面拓展地面飞行模拟器的模拟能力;其次,进行了飞机空中编队、方向舵故障、雨中飞行以及非线性起落架减振支柱的仿真。研究结果表明,拓展地面飞行模拟器的应用范围是实际飞行的需要且技术可行,关注细节的部件建模更是提高地面飞行模拟器逼真度和可信度的关键。     

某型飞机CAS设计中的飞行力学问题

介绍了飞行力学在某型飞机控制增稳系统设计中的研究和应用。综合评述了飞行品质规范和飞行品质计算方法在控制增稳系统设计中的应用情况,从飞行力学的角度着重讨论了系统设计中存在的一些问题及其解决方法,同时,结合地面模拟试验和试飞中暴露的有关问题,提出了控制增稳系统进一步发展和改进的意见。     

Application of Ground/Air Data Link to General Aviation Operations

The Federal Aviation Administration (FAA) is currently upgrading secondary surveillance radars with systems which will have an integral data link capability, the Mode Select (Mode S) beacon system. These new systems will allow two-way data communications between ground systems (e.g., weather databases and Air Traffic Control (ATC) systems) and aircraft that are equipped with data link compatible Mode S transponders and suitable display and input devices. Initial data link services include both weather information and ATC advisories. The MITRE Corporation* is developing an in-house capability to perform end-to-end operational evaluation of data link services. Initially, a low-cost, portable pilot position man-machine interface is being developed for use in general aviation operations. The objective is to explore operational issues in laboratory and limited flight test environments, and to demonstrate these services on a data link I/O device, a laptop portable personal computer (PC) with touch panel. A group of pilots will bench test the interface design, and the results will be incorporated into the design used in flight testing. This paper describes the project's objectives and results to date, including implementation details and pilot test results.     

飞行模拟器建模、验模和性能测试与评估

仿真模型的精确度及仿真结果的置信度是飞行仿真系统研制中的关键和成功用于工程研究、人员培训的前提。主要介绍飞行模拟器仿真数学模型的特点,层次化、模快化建模方法,模型验证和性能测试与评估软件系统。     

某型飞机尾橇装置收放系统设计与研究

尾橇装置是飞机最小离地速度科目试飞中的核心装置,在做科目试飞滑跑过程中,尾橇装置可以吸收飞机尾部与地面撞击产生的冲击能量。尾橇装置的收放系统性能需要满足两个设计指标：一是在飞机离地起飞后尾橇装置能够达到完全收起状态,以减小该装置暴露在蒙皮外的部分对飞机气动外形的影响;二是在飞机地面停机状态下,尾橇装置能够达到完全伸长状态,以保证下一次最小离地速度科目试飞时有足够大的缓冲行程用以吸收冲击能量。针对该尾橇装置设计了一套收放系统,分析了其收放原理,并通过MSC.ADAMS软件和AMEsim系统控制模型联合仿真计算其收放性能,研究了气囊初始充压对收放性能的影响。结果表明：该收放系统设计合理、性能可靠,在气囊初始充压4 bar时可以同时满足两个收放设计指标的要求。