Phillips判据可靠性初探

本文以一架歼击机为例,改变其m_y~β与m_x~β的组合,求出数值解,然后对比m_x~β变化前后的急滚不稳定区域。发现如果m_x~β出一定的范围,Phillips判据所确定的急滚不稳定区域就不可信了。     

临近空间太阳能飞行器横航向稳定性

临近空间太阳能飞行器的横航向气动导数和质量特性与常规飞行器存在显著差异,其横航向模态具有不同于常规飞行器的特点。理论分析表明,临近空间太阳能飞行器滚转交感动导数较大,偏航阻尼动导数较小,导致螺旋模态发散;航向气动阻尼力矩和惯性力矩之比较大,因而荷兰滚模态阻尼比较大。为解决常规线性化动力学模型无法体现风场影响的问题,以地速在机体坐标系中的投影作为状态变量,建立了考虑风场影响、适用于地速为0 m/s状态的线性化横航向动力学模型。利用此模型分析了临近空间太阳能飞行器在水平风和垂直风中的横航向稳定性。分析结果表明,稳定风场对横航向模态特征根无影响,但会导致横航向模态特征矢量发生改变。建立的动力学模型可用于此类飞行器的动力学分析和仿真。     

乘波体荷兰滚模态特性研究

乘波体非轴对称、扁平、大长细比的几何外形特点决定了其存在严重的横航向耦合动稳定性问题。目前对乘波体横航向稳定性的研究还相对较少,且一般只针对单一外形,对飞行器设计未能获得有指导意义的定性、定量结论。以幂次乘波体为研究对象,首先引入设计参数kw和φ描述其外形特点,然后结合CFD数值模拟和Kriging代理模型,获得了整个设计参数空间内乘波体的静/动导数,进而通过求解飞行动力学耦合方程特征根获得乘波体的横航向耦合动稳定荷兰滚模态特性。定义了荷兰滚动稳定性导数的概念,推导了荷兰滚阻尼近似表达式,解释了不同攻角下荷兰滚模态发散/收敛的成因,获得了荷兰滚阻尼随设计参数和攻角的分布规律。推导了荷兰滚频率近似表达式,获得了荷兰滚频率随设计参数和攻角的分布规律。     

特征结构配置在飞机模态解耦中的应用

主要对特征结构配置在飞机模态解耦中的应用问题进行研究,并以某飞机横航向小扰动运动为例,按照飞机飞行品质规范要求,给出荷兰滚模态和滚转模态解耦控制的设计方法。     

W型无尾飞机的操纵机理与稳定特性研究

 W型无尾飞机基于前掠翼及翼身融合的一体化设计,取消了平尾和垂尾,可大幅降低雷达反射截面积,减轻结构重量;同时具有亚声速气动效率高、横航向操纵面效率高的优势。根据该构型的特点,配置设计了新型的多操纵面,并研究了其新的操纵机理。在此基础上,计算分析了这一新布局飞机特殊的三轴稳定特性,研究表明,W型无尾飞机的纵向阻尼不足,纵向短周期和长周期模态分别仅满足III级和II级飞行品质;横航向都是静不稳定的,动稳定性表征为滚转模态的发散和荷兰滚模态稳定,并分析了其可能的物理成因。最后研究了横航向静稳定性导数对W型无尾飞机横航向稳定边界的影响。研究方法和结果对于新布局飞机初步设计具有重要参考价值。     

结冰对飞机横航向飞行品质的影响

针对结冰后飞机横航向飞行品质问题,引入结冰影响模型,对不同结冰条件下的飞行动力学特性进行仿真。基于仿真结果和典型模态特性,利用等效系统拟配原理在时域范围内对飞机结冰后的滚转角变化进行了分析。提出基于典型模态下对飞机横航向时域响应进行拟合,从而计算出结冰后横航向模态特性参数的方法。根据计算结果,分析了不同结冰严重程度对飞机横航向飞行品质的影响。仿真结果表明,结冰后飞机横航向模态特性变差,飞行品质发生降级,对飞行安全构成了严重威胁。     

螺旋桨飞机近地飞行时的横航向稳定性

根据算例飞机数据，分析了地面效应和螺旋桨滑流对飞机横航向静稳定性的影响。结果表明，无论是否存在地面效应，螺旋桨滑流都将使飞机的航向静稳定性和横向静稳定性变差；同时，无论是否存在螺旋桨滑流，地面效应都将使飞机的横向静稳定性增强，航向静稳定性变差。此外，计算了不同飞行条件下的飞机横航向模态特性，分析了地面效应和螺旋桨滑流对飞机横航向动稳定性的影响。结果表明：无论是否存在地面效应，螺旋桨滑流都将增强滚转模态及荷兰滚模态的稳定性，并同时降低螺旋模态的稳定性；而无论是否存在螺旋桨滑流，地面效应总体上也都将使飞机的横航向动稳定性增强。     

模态集结法及其在飞行力学中的应用

 本文给出一种处理线性系统降阶的集结方法,并根据该方法将飞机纵向运动方程和横侧向运动方程进行降阶分解,得到了飞机的沉浮、短周期、滚转-螺旋和荷兰滚运动模态的各近似式,结果表明本文中的各近似式精度较好,特别是提高了沉浮及荷兰滚阻尼的估计精度。     

荷兰滚模态螺旋模态对大型飞机滚转性能的影响

本文从飞机的横-航向线性小扰动三自由度运动方程出发,导出了副翼操纵阶跃输入时,飞机三自由度滚转角速度、倾斜角的近似解析公式。同时,作为一种特例,直接从三自由度近似解析公式简化或单自由度的滚转角速度、倾斜角的计算公式。二者相比较,可得出荷兰滚模态、螺旋模态对飞机滚转性能影响的近似解析表达式。且用几架普通气动布局的大型喷气客机数据作为算例,进行了计算。计算是在H-89微型计算机上完成的。计算结果表明,荷兰滚模态Pss,Ф_t的影响较大,且主要取决于(ω_φ/ω_(nd))~2离开1的程度,螺旋模态对Pss,Ф_t(只限滚转60。)影响较小。可是,荷兰滚模态、螺旋模态的影响均是使Pss,Ф_t指标变坏的。此外,这二个模态对滚转模态时间常数T_R的影响必须计入。     

基于交叉补偿的开环加闭环反馈控制的协调转弯结构方案设计及仿真验证

现代飞机气动布局的设计导致其荷兰滚运动模态的振荡阻尼减小,使其侧向机动性、协调转弯等控制性能变差。为改善侧向控制系统性能,提高飞机的协调转弯能力,在简要分析早期侧滑转弯姿态控制系统存在的缺陷基础上,基于飞机协调转弯原理,采用开环补偿加闭环负反馈控制思想,设计了一种飞机协调转弯控制方案,该方案增大了飞机荷兰滚运动模态阻尼,减小或基本消除飞机转弯过程中的侧滑,提高飞机协调转弯控制性能。大量仿真显示,所设计的飞机协调转弯控制方案设计是合理可行的。     

大迎角气动导数对飞机横航向飞行品质的影响

以第三代战斗机为例,采用等效系统方法,通过计算并讨论飞行品质指标滚转模态时间常数(Tr),荷兰滚模态的阻尼比(ζn)和频率(ωn)及驾驶员座位处的侧向加速度(ayp)随气动导数的改变特征,研究在失速迎角前大迎角气动导数对具有现代控制系统的飞机横航向飞行品质的影响.结果表明,气动导数Cιδα和Clp主要影响Tr及ayp;Cnδr,Cnr,Cnβ及Cyβ主要影响ζn或ωn;Cιβ的影响相对较小.     

小展弦比飞翼布局飞机稳定特性

 飞翼布局飞机为改善隐身特性,取消了平尾和垂尾,构型的改变导致其稳定特性与常规飞机有很多不同。针对小展弦比飞翼布局飞机,分别研究其在几种典型飞行状态下的纵向和横航向的静、动稳定特性,通过与常规布局飞机进行对比,着重揭示了飞翼构型参数、飞行状态与其稳定性间的量化规律,并详细分析了这一布局纵向短周期模态及横航向荷兰滚模态发散的具体成因。     

飞翼布局无人机着舰飞行动力学分析

飞翼布局无人机具有独特的气动特性,研究飞翼布局无人机着舰飞行动力学特性对设计无人机着舰控制律具有重要意义。针对飞翼布局无人机着舰下滑飞行过程,建立六自由度飞行动力学模型,并通过对着舰飞行轨迹稳定性的分析,根据飞行品质对飞行轨迹稳定性的约束,计算达到一级飞行品质要求的着舰飞行速度。通过配平计算和小扰动线性化处理,得到无人机着舰下滑运动线性模型,并分析无人机纵向和横航向的固有模态特性。结果表明,飞翼无人机着舰下滑过程中,纵向的长、短周期模态及横航向的滚转和螺旋模态收敛但收敛慢,荷兰滚模态发散。     

某战斗机横航向飞行品质分析

为了评价现代飞机的飞行品质特性,通常采用的方法是用一个低阶系统去等效拟配真实的高阶系统。本文根据MIL-HDBK-1797中提出的横航向低阶等效拟配模型,对某三代战斗机两种典型状态的横航向飞行品质进行分析。在拟配过程中,首先用一简化的荷兰滚航向低阶等效系统模型进行等效拟配,将拟配结果作为横航向全拟配等效模型的初值,计算结果表明该战斗机具有良好的横航向飞行品质;等效拟配系统具有很小的失配度,能够真实的反映出该型飞机的横航向品质特性。     

飞机横-航向耦合模态特性和飞行品质优化研究

本文阐述了飞机横—航向耦合的形成机理,研究了气动外形参数变化对滚转-螺旋耦合模态的影响。文中提出对横—航向模态特性进行优化的算法,该算法对飞机的改型和初步设计有一定的参考价值。最后对某歼击机的横—航向模态特性进行了优化计算,计算结果表明,该机在许多状态下的飞行品质得到了提高。     

直升机抛射物体平衡及稳定性分析

基于部件级建模理论建立了建立直升机-外挂装置系统六自由度飞行动力学模型。对所建模型进行了配平计算,与参考数据进行了对比。计算分析了不同速度下采用不同方式抛射物体时直升机的稳定性。结果表明,单侧抛射由于反冲力不对称,抛射物体对于直升机的滚转角和横向周期变距有显著的影响;随飞行速度增大,抛射物体对于直升机横向荷兰滚模态稳定性影响增大,当前飞速度达到50m/s以上时,荷兰滚模态演变为两个发散的非周期模态,稳定性明显变差,直升机应在较低速度下抛射物体。      

弯折翼尖对飞翼布局飞机气动特性影响

为提升无尾飞翼布局飞机航向控制能力,以典型飞翼布局飞机模型为研究对象设计了翼尖可绕弦线方向偏转结构。基于FL-14风洞单自由度动态试验系统开展了静态和动导数试验,研究了飞翼布局飞机基本气动特性及翼尖偏转对全机气动特性的影响。结果表明：无尾飞翼布局飞机航向呈静不稳定,航向动稳定性极弱,航向增稳设计及控制很有必要;翼尖偏转有助于增强飞机的航向静、动稳定性,并很好地解决了传统阻力类舵面航向增稳时导致全机升阻比下降气动效率降低的问题;翼尖偏转能够有效改善飞翼布局飞机恶化的荷兰滚模态使之趋近于常规布局飞机模态,这有利于简化飞机横航向控制律设计方法。弯折翼尖结构具有舵面少、效率高的特点,是航向增稳的有效手段,具有应用价值。     

关于飞机横航向模态等效参数的确定

本文用阻尼最小二乘法在频率域内拟配装有控制系统飞机的横向运动,确定其模态的等效参数.文中针对飞机横航向运动耦合较紧,引入控制系统后飞机模态特性变化的特点,采用多种等效系统的数学模型,通过拟配对比,从中得出了较好的又简单的横航向等效系统模型。并根据飞机横航向运动的特点,提出了拟配时初值选取的原则,拟配实践表明,初值选取原则是可行的,拟配效果较好.最后,将拟配得出的等效系统和高阶系统,分别在简易飞行操纵模拟器上进行人一机闭环操纵模拟试验,两系统的反应基本一致。     

一种无人机荷兰滚模态辨识方法研究

针对某无人机无法测量侧滑角的问题,提出一种基于偏航角速率的荷兰滚模态低阶等效拟配方法。采用倍冲信号对荷兰滚模态进行激励,基于推导所得等效模型,采用最小二乘法进行频域优化,得到了某无人机在姿态遥控模式下的荷兰滚模态特性。结合飞行操作员评价表明:所采用的辨识方法适用于没有侧滑角传感器,且处于姿态遥控模式下的无人机荷兰滚模态特性辨识。     

控制增稳系统改善飞机横航向模态特性的能力

本文对有无控制增稳系统飞机的横航向模态特性进行了比较计算.通过计算对系统进行了数学分析,从而得到了一组较佳的系统参数,提高了系统改善飞机横航向模态特性的能力.