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。     

带副翼偏转的三角翼自由滚转运动数值模拟

 通过耦合求解非定常Euler/Navier-Stokes方程和单自由度滚转运动方程,对带副翼偏转的65°后掠角尖前缘三角翼WI1-SLE自由滚转运动进行了研究,Navier-Stokes方程的求解采用基于Spalart-Allmaras湍流模型的脱体涡模拟(DES)。在多块结构网格上,应用基于弧长的无限插值理论(TFI)生成变形网格,实现副翼偏转,而三角翼的滚转运动则通过网格的整体旋转实现。结果表明:Euler方程和DES方法均准确地模拟出了三角翼在滚转运动过程中存在的3个平衡位置。出现平衡位置的原因分别是:①流动对称性;②机翼左侧发生涡破裂的分离涡与右侧分离涡相互平衡使得滚转力矩为0,并且平衡位置仅与三角翼两侧涡强的差有关;③副翼偏转和左右机翼不对称分离涡涡强差产生的滚转力矩相互平衡。此外,滚转运动对副翼偏角幅值很敏感,幅值的微小改变会影响最终的平衡位置和向平衡位置运动的路径。     

直升机中等幅度滚转姿态敏捷指标与障碍滑雪任务科目的相关性研究

以速率响应类型为例,对ADS-33E中直升机中等幅度滚转姿态敏捷指标进行分析研究,通过对国外不同直升机以及与滚转姿态敏捷相关的任务科目试飞结果进行分析,表明滚转姿态敏捷指标评价和与其相关的闭环任务科目指标评价具有良好的一致性。同时给出了滚转姿态敏捷试飞方法及某型直升机滚转姿态敏捷以及障碍滑雪科目试飞的结果和分析,验证了滚转姿态敏捷指标和障碍滑雪任务科目指标的一致性。     

联动副翼鸭式导弹滚转控制特性数值研究

为解决鸭式导弹舵翼下洗造成的滚转反效控制问题,提出了一种新的鸭式气动布局方案:在尾翼部位加装联动副翼控制滚转。采用Tecplot和Fluent软件对联动副翼鸭式导弹进行了全弹流场和滚转特性的数值模拟,并运用用经典控制理论分析了滚转控制回路。数值计算结果验证了鸭式导弹采用联动副翼气动方案的可行性,为鸭式导弹的滚转特性研究提供了理论参考。     

Starship新型舵面形式气动特性数值模拟

作为新型垂直起降的载人航天器,Starship采用了新型舵面控制方式,其通过前后两组可沿轴线方向偏转的翼面来实现对机体的控制。通过CFD数值模拟手段对该种舵面形式的气动特性进行了系统研究,得到了该种舵面偏转方式对飞行器升阻力和三轴力矩的影响,并分析了其内在机理。在小攻角下,Starship后翼为操纵面,其偏转对控制力系数的影响较为显著,偏转角度与控制力系数基本成线性关系;前翼偏转则对阻力系数的影响较为显著,偏转角度与阻力系数基本线性相关。后翼偏转角与俯仰力矩系数和滚转力矩系数的线性相关性较好,对偏航力矩系数也有耦合影响。前翼的偏转对偏航力矩系数的影响显著,同时与滚转力矩系数和俯仰力矩系数的耦合较小。在大攻角下,尤其是在着陆阶段攻角大于90°的情况下,传统的襟副翼控制方式失效概率高,而新型舵面控制形式前翼和后翼偏转与三轴力矩系数的相关性仍非常强。其对于俯仰通道、滚转通道和偏航通道均能保持良好的操纵特性。     

鸭式导弹舵翼面间距影响滚转的数值研究

鸭式导弹的横滚特性制约了鸭式导弹性能提升,其原因在于：固定尾翼鸭式导弹不能实现横滚控制。研究表明：对固定尾翼鸭式布局导弹,当鸭舵做副翼偏转进行滚转控制时,导弹上会产生数值很大的反向诱导滚转力矩,使鸭舵难以进行滚转控制。造成这一结果的原因很多,采用数值模拟方法研究鸭式布局导弹舵翼面间距对其横向特性的影响。     

舰载运输类飞机副翼飞行载荷设计

舰载运输类飞机布局紧凑，副翼兼备增加升力（襟副翼）、提供滚转力矩等作用。根据CCAR-25增升装置和滚转情况的设计准则，并考虑机舰适配性要求，研究了某舰载运输类螺旋桨飞机的襟副翼和副翼飞行载荷设计方法。通过机动仿真获得襟副翼、副翼典型载荷情况，通过面元法获得不同动力影响下的气动特性数据和压力分布数据，结合理论方法与工程需要，计算、筛选出襟副翼和副翼的载荷边界作为其设计载荷。研究结果表明，算例飞机的襟副翼和副翼飞行载荷受滑流影响较小；襟副翼在各个设计空速的迎面突风情况下获得设计载荷；副翼在设计俯冲速度的最大可用偏度情况下获得设计载荷。     

阵风响应及减缓的非定常数值模拟

基于网格速度和动网格方法,通过求解非定常N-S方程计算翼型副翼偏转时的阵风减缓响应,研究开环控制律参数和副翼缝隙对阵风减缓效果的影响。对于单个1-cos阵风,随着偏转角度的增大,减缓效果变大;由于粘性的影响,CFD计算得到的升力峰值减小量明显呈非线性的趋势,减缓效果低于准定常线性理论。对于连续sin阵风,通过调整副翼偏转的频率和最大偏转角,升力能达到很好的减缓效果,此时,副翼偏转频率应接近阵风频率,最大偏转角存在一个最优值。在阵风环境下,副翼间隙对升力系数影响不大,而力矩系数增大一倍,间隙会降低副翼偏转对升力的减缓效果。     

J—7LP飞机1：6遥控模型失速尾旋试验

对无动力J—7LP动力学缩比模型进行了遥控试飞,以研究其失速尾旋特性,全偏平尾和方向舵可使模型进八尾旋,舵面全回中即可从各种尾旋中改出。偏转副翼对尾旋特性有明显的影响。     

阵风载荷减缓系统故障分析

阵风引起的额外载荷会引起飞机结构疲劳,降低结构使用寿命。采用非定常气动力有理函数拟合方法建立时域状态空间下的动力学系统,设计了阵风载荷减缓系统。研究了阵风载荷减缓系统3种典型故障模式(副翼偏转饱和、舵机卡死、副翼偏转延时)的力学建模方法,并对机翼在阵风减缓系统故障模式下的阵风响应进行分析。仿真结果表明,3种故障模式均不利于阵风载荷减缓系统对阵风载荷的减缓,对于一些特定情况,故障模式下的阵风载荷减缓系统不仅不能减缓阵风载荷,还会带来由副翼偏转不当引起的额外负载。     

副翼-差动平尾组合横滚操纵系统的研究(一)

本文介绍一架双发三角翼常规布局的超音速歼击机,改装应用副翼-差动平尾组合横滚操纵系统的经验和飞行实践.该系统的试飞成功地突破了我国歼击机一直沿用副翼为横向操纵的传统形式,首次应用了气动操纵面的综合利用和组合操纵的新概念。在原机主要结构不更改,仅增重6kg的情况下,使一架较J-7飞机重一倍的歼击机最大滚转速度达到J-7飞机水平.该系统设计中利用了组合操纵的特点,对差动平尾引起的棘手的偏航力矩问题也通过组合方式的巧妙安排,顺利地满足了动态品质的要求.     

直升机目标捕获和跟踪俯仰-滚转耦合试飞研究

对比分析了ADS-33E中直升机的俯仰-滚转耦合的时域指标与频域指标,表明了频域指标的必要性;给出了目标捕获和跟踪中俯仰-滚转轴间耦合的试飞方法,并对某型直升机俯仰-滚转轴间耦合频域指标试飞评定结果进行了分析。研究结果表明,相对于目标捕获和跟踪的时域指标,频域指标更为全面,能准确反映直升机使用任务中俯仰-滚转耦合,可为飞行员提供清晰的俯仰-滚转耦合提示。     

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。     

某型支线飞机复合材料副翼结构修理研究

某型支线飞机整机大量应用复合材料,副翼(接头除外)更是全复合材料结构。本文主要介绍了该型飞机复合材料副翼的结构修理方案,其中包括机翼后段可维修性结构修理、机翼后段悬挂接头修理件强化、副翼前梁结构修理以及满足修理方案的副翼前梁接头重新设计等,为验证副翼转轴后移的结构修理可行性提供了通用方案,该方案大大缩短了生产周期,节约了生产成本,满足了飞机后续试飞任务的正常执行。     

机敏性指标RSD的计算与分析

对飞机敏性指标ＲＳＤ（后方分离距离尺度）进行了计算，通过计算得出，ＲＳＤ值受到飞机的滚转能力，俯仰能力及滚转时飞机阻力特性的综合影响。阻力特性中，由副翼偏度及滚转角速度引起的阻力对ＲＳＤ值起了重大作用，为此，从气动实验及计算中确定滚转中的飞机阻力特性的重要性是不可忽视的。     

一种方向舵-螺旋桨联用的全翼式太阳能无人机横航向控制方法

以全翼式太阳能无人机（UAV）为研究对象,针对无副翼状态下横航向控制问题,提出了采用方向舵偏转和螺旋桨差动进行横航向控制的方法。首先,分析了两个螺旋桨条件下该类无人机横航向的稳定性与操纵性;然后,基于线性自抗扰控制（LADRC）理论,以方向舵偏和螺旋桨差动为控制输出,分别设计了滚转角控制器和偏航角控制器。最后,结合滚转角控制和偏航角控制的优缺点,在L1轨迹跟踪算法的基础上设计了方向舵和螺旋桨联用的直线轨迹跟踪器。仿真结果表明：所设计的控制器具有较好的控制性能、鲁棒性和抗风性。同时参数整定过程相对简单,并采用实际可测的物理量,为进一步工程应用提供参考。     

轻型飞机副翼操纵系统中改进的RSSR机构研究

精确控制副翼偏转角度对提高轻型飞机的操纵性能具有重要意义,将改进的空间四连杆机构——RSSR应用于轻型飞机副翼操纵系统的传动末端,采用方向余弦矩阵法建立RSSR机构运动的数学模型,并推导出该机构的位移方程,在ADAMS软件中对该机构进行参数化建模,确定目标函数、约束函数和驱动函数;优化算法选用广义简约梯度算法,对敏感程度较高的设计变量进行优化设计。结果表明:RSSR机构中各点的相对位置对副翼偏转角度影响较大,副翼上下偏转角度的相对误差分别从初始的2.35%与5%降低为0.100 5%与0.103 3%,采用RSSR机构可有效提高对飞机副翼偏转角度的控制精度。研究成果最终应用于某五座复合材料轻型飞机样机中。     

非线性解耦控制理论在飞控系统设计中的应用研究

根据非线性解耦控制理论设计了用升降舵、副翼和方向舵控制飞机迎角、侧滑角和滚转角速度的解耦控制律，并进行了闭环系统数字仿真研究。飞机动力学的数学模型计及了非线性气动力、运动和惯性耦合因素；操纵系统动力学模型中考虑了舵面的惯性，位置和偏转速率限幅，仿真结果表明，所设计的控制律可有效地指令飞机进行大幅值的单自由度或多自由度机动飞行，控制律中的参数变化对闭环系统动态响应影响较显著，容易导致Ｈｏｐｆ分支现象     

对空战飞行阶段滚转性能要求的分析研究

简单总结、概述了各种飞行品质规范对战斗机滚转操纵性能的要求(主要针对空战[CO]飞行阶段)。根据各规范对飞机滚转性能要求的指标参数,探讨其合理性。并结合国内外一些典型机种的具体情况进行了分析研究,指出了各种规范对滚转性能要求的不足之处。通过对试飞数据和计算结果与各规范进行对比分析和研究,最后认为美国规范MIL—F一8785C的要求相对是比较合理的,但该规范对滚转性能的要求未考虑跨音速区的影响和随飞行高度的变化,因而该要求在跨音速区和高空可能过严。     

舵面偏转对机翼RCS影响仿真与分析

针对舵面偏转后机翼雷达截面积(RCS)特性与静态预估不一致,提出一种分析舵面偏转对机翼雷达截面积影响的方法。通过建立低散射机翼模型,利用多层快速多极子算法(MLFMA)仿真计算不同舵面偏角下机翼雷达截面积曲线。仿真计算结果表明,在入射波处于较高频率时,舵面偏转会对机翼雷达截面积曲线的峰值、峰值宽度和均值造成一定的影响;偏转机动襟翼在水平极化和垂直极化下会显著增大峰值、峰值宽度和均值;偏转后缘内侧襟翼只会对均值造成影响;偏转副翼对峰值的影响较小,但峰值宽度随着偏角绝对值的增大而略微增加,均值随偏角绝对值的增大而增大。