飞机纵向电传操纵系统设计——功率作动器及反馈混合比对短周期飞行品质的影响

本文对歼教×飞机纵向电传操纵系统的控制律进行了频率响应和根轨迹计算,其中对于余度舵机、助力器回路的简化、参数选择以及校正网路的零点设置对飞机纵向短周期飞行品质的影响做了初步分析。     

电传操纵系统在民用客机中的新发展

３０年来,随着自动控制理论和计算机技术的飞速发展,使飞行器自动控制系统目臻完善,为更好地完成复杂的飞行任务提供了可靠保证。飞机在操纵系统也发生了巨大变化,操纵杆系和钢索已被电线所取代,计算机和所馈信号在飞行操纵系统中的引入,使飞机的操纵性能产生了质的飞跃。介绍了目前中国民航使用的新型客机中电传操纵系统的一些新发展。     

“直接侧力控制”飞机的闭环特性分析

本文是《关于直接侧力控制的初步研究》(参考文献)的继续。该文讨论了各种不同控制模态的解耦控制规律。本文在此基础上,讨论 DSFC(Direct Side ForceControl-——直接侧力控制的缩写)飞机的闭环特性。分析表明,DSFC 飞机的返馈与常规飞机的返馈有所不同。它要受系统解耦网络的支配,返馈系统同时偏转各直接侧力控制面。因此,返馈对飞机动特性的影响也有所不同。通过算例得到了某些结论,对进一步开展关于 DSFC 的研究,有一定参考价值。     

控制增稳系统与飞行品质

本文以纵向高增益控制增稳系统为例,推导了带自动器飞机的运动方程,并以根轨迹和过渡过程曲线分析说明了控制增稳系统的几个主要参数对飞机飞行品质的影响。     

基于LADRC的无人直升机轨迹跟踪

无人直升机轨迹控制系统是对多输入/多输出强耦合非线性系统进行解耦控制的系统。为解决无人直升机轨迹控制效果依赖于直升机物理参数的测量和辨识精度以及外部扰动大小问题,提出了一种基于线性自抗扰控制(LADRC)的多回路无人直升机轨迹控制系统。首先建立无人直升机X-Cell的飞行动力学模型,并引入风切变、大气紊流和突风模型以更加准确模拟真实飞行环境;然后对X-Cell进行配平计算以验证动力学模型和配平算法的准确性,并选取一组配平值作为轨迹控制仿真的初始状态和操纵量;随后根据被控量的动力学方程阶次选取对应的一阶和二阶LADRC基本控制器,并结合时间尺度原理,自内向外依次构建无人直升机的姿态、速度和位置控制回路,将三回路串联从而建立了无人直升机轨迹控制系统;而后进行了稳定性分析,特征根计算结果表明轨迹控制系统镇定了X-Cell开环系统不稳定的动态特性;最后将该控制系统应用于各种扰动下直升机轨迹跟踪仿真,结果表明本文无人直升机轨迹控制系统能很好地实现带爬升率的"8"字形轨迹跟踪,且相比于基于比例积分和微分(PID)控制的轨迹控制系统,该控制系统具有更优的鲁棒性和抗扰性。     

气动助力操纵飞机的纵向特性计算

本文根据气动助力操纵升降舵系统的特点,推导了飞机纵向静稳定性和纵向阻尼及洗流时差导数的计算公式。导出了飞机由初始定直飞行状态转入到ω_2、ΔV和Δn_y均为常值的稳态机动飞行中升降舵和调整片的偏角。杆位移和杆力以及它们分别对速度和过载的梯度计算公式。利用本文的计算方法,对一架典型的气动助力操纵的大型喷气式飞机(H=8公里,M=0.8)的纵向静态飞行品质进行了验证计算。其结果是可信的,表明计算方法是可行的。     

战术飞行实时轨迹优化系统设计

介绍了在所开发的“战术飞行轨迹优化系统”中采用的轨迹优化方法－启发式搜索算法的改进方案。为了加快搜索速度，建立了专家系统，介绍了专家系统的规则。为了验证方法的有效性，建立了基于局域网的地面实时仿真系统，详细介绍了专家系统的设计。仿真计算结果表明，所开发的飞行轨迹优化系统是可行的。     

航空发动机控制规律的研究

介绍了前馈加返馈控制规律的构成，并与返馈控制规律进行了比较，从而确定了数字控制所采用的前馈加返馈的稳态控制规律。     

非定常气动力对飞机飞行影响的拓扑分析

 根据飞机六自由度运动模型和微分非定常气动力模型, 计算了周期轨道及平衡运动的拓扑结构图,初步研究了非定常气动力对飞机飞行的全局影响, 并通过系统的导算子矩阵根轨迹、时域仿真及其灵敏度分析, 提炼出非定常气动力对飞机飞行影响的初步机理。结果表明, 非定常气动力对飞机平衡运动的振荡不稳影响明显, 可以改变其稳定特性, 延迟Ho pf 分叉的出现。对于稳定的周期运动, 由于增加了系统的阻尼耗散项从而减少了振荡幅度。     

翼伞空投系统的动力学建模与飞行控制仿真

针对翼伞系统设计及翼伞归航方案的研究需求,提出翼伞系统动力学建模与仿真分析方法,利用动力学仿真软件ADAMS对翼伞空投系统飞行动力学过程进行了计算.针对翼伞系统精确空投任务,利用分段归航方法规划翼伞系统飞行轨迹并搭建PID控制系统对翼伞系统的飞行轨迹进行控制.结果表明:翼伞系统受到单侧下偏操纵时,影响的是翼伞系统的转弯性能,翼伞的飞行轨迹为螺旋形曲线,并且翼伞系统在下降过程中,其转弯半径保持不变,分段归航方法简单,易于实现,满足翼伞归航对落点精度的要求.     

弹性飞机动态飞行特性数值仿真系统

本文以弹性飞机为研究对象,将离散型阵风响应计算、弹性变形计算和飞机飞行动力学计算结合起来,开展了离散阵风作用下的弹性飞机飞行状态和飞行轨迹数值预测方法研究,并应用VC++和OpenGL语言开发了一套弹性飞机动态飞行特性的数值模拟系统,实现了弹性飞机阵风响应的数值仿真和可视化计算。数值仿真算例表明本文所采用的方法是可行的,本文所建立的仿真系统是可靠的。     

一种实时飞行轨迹重构方法

提出一种有效的实时纵向飞行轨迹重构的新方法。为了得到状态估计的快速算法,本文把非线性飞行轨迹重构转化为线性、离散、时变状态和参数估计问题。将数值稳定性好、计算量也小的序列U-D分解滤波算法用于状态方程为线性、观测方程为线性或非线性的滤波问题中。由于测量值中常常含有系统偏差,本文把这些偏差作为增广状态加入增广状态模型中,并利用模型的一些特点,提出偏差分离的U-D分解算法,使计算量大大减少。仿真和实际试飞数据计算表明、本文的方法可得到比平方根协方差滤波更有效的实时飞行轨迹重构结果。     

吸气式高超声速民用运输机概念设计

介绍了高超声速民用运输机的概念设计方案。通过对气动布局、推进系统、全机重量的分配等方面进行初步分析和计算,完成了飞行性能的多轮数值计算,得到了满足初始任务需求的设计方案和飞行轨迹,并形成了快速的概念方案设计方法。     

地形跟随系统中最优飞行参考轨迹的线性规划算法

结合飞机地形跟随的实际,首先提出了在构造最优期望的地形跟随飞行轨迹时确定地形模型包线的方法。然后通过引入松驰变量,剩余变量和人工变量,构造辅助目标函数Z1,以及应用换基运算,对线性规划问题进行了必要的简化,使参考轨迹的计算更简便。航迹角修正法的采用,进一步修正了规划出的飞行轨迹,从而获得了理想的飞行参考轨迹。最后,以随机地形为例对规划出的最优飞行参考轨迹进行了数字仿真,其结果符合地形跟随时最优参考飞行轨迹的要求。     

TBCC发动机用二级混压式进气道压缩段设计方法研究

为了适应TBCC发动机宽马赫数进气需求,基于Oswatitsch的最佳波系理论和CFD技术,考虑变比热、激波与附面层干扰等因素的影响,分别选取飞行马赫数Ma=4,高度H=21300m和飞行马赫数Ma=6,高度H=26600m为设计点,对TBCC发动机二级混压式进气道进行了初步设计,分析并比较了两种方案进气道的设计点和非设计点性能及二维流场。计算结果表明:不考虑粘性影响,本文设计的进气道能够满足沿飞行轨迹的TBCC发动机性能要求,具有良好的内外流特性。     

风扇冲压发动机性能计算及参数分析

本文介绍了涡轮风扇冲压组合发动机的一种简化的热力性能计算方法及风扇压比为3的风扇冲压发动机沿等动载((?)=0.7)轨迹飞行时发动机性能计算结果。文章着重分析了风扇压比对发动机高空推力及起飞推重比的影响,还分析了大飞行动载及高飞行攻角对发动机性能的有利影响。最后,对发动机在M≥6之后采用注水加力方法提高亚燃冲压发动机工作上限问题进行了研究。     

飞机座舱盖透明件使用温度的确定

座舱盖透明件使用温度采取飞行实测和近似计算相结合的方法确定。空测温度工作是一项系统工程,既要保证飞行安全,又要取得飞参、温度随时间变化的数据。涉及方案制定、飞机改装、测温电偶的制做、标定及粘贴、数据采集与处理等项工作。1991年A型飞机座舱盖透明件首次成功地实测了M=2.0、H=14～15km、飞行时间为3min的数据。依实测数据修改了温度计算方法。修正后的温度计算值与实测值误差小于5％。计算了典型飞行剖面,确定了A型飞机座舱透明件最高使用温度值为111.1℃。     

仿真飞行轨迹的设计及应用

由于全面真实的飞行轨迹数据很难获取,而捷联惯导系统性能测试又必须要有飞行轨迹数据和惯性器件的输出作为基础,为此,介绍了一种仿真飞行轨迹的设计方法,将飞机飞行过程分解为若干基本运动状态,并建立了相应的模型,可根据实际需要组合各种基本运动状态构成一条完整的飞行轨迹.据此设计了一条仿真飞行轨迹并对该轨迹进行了应用仿真.结果表明,此法不仅能够较好地模拟飞机的实际飞行状态,更能有效地测试捷联惯导算法的精确性和可靠性,应用效果令人满意     

飞机控制增稳系统设计中的控制律研究

本文从飞行力学的角度出发,着重以高增益控制增稳系统为主来讨论控制增稳系统的主要参数的设计及其同飞行品质的关系问题.在推导带自动器飞机的运动方程的基础上,通过对根轨迹、过渡过程曲线和常规飞行品质指标等多方面分析讨论,来说明控制增稳系统的几个主要参数对飞机飞行品质的影响.同时讨论了飞机控制增稳系统与机械操纵系统的相容性,并对控制增稳系统的设计思想以及设计中应考虑的问题提出了初步的看法.     

舰载飞机着舰下滑轨迹控制和分析

主要研究舰载飞机在进场下滑着舰过程中的飞行动力学问题。着重讨论了舰载飞机在进场下滑过程中的轨迹保持及其纵向控制,同时给出了此时飞机的飞行自动控制系统和进场功率补偿器系统反馈控制参数的计算方法。