美国军民用无人机系统事故案例分析

研究梳理了国外无人机系统事故报告和调查机制,对美国军用无人机系统灾难性事故案例和民用无人机系统事故/事故征候案例进行统计分析,从适航角度分析典型事故产生的原因,并对标国外无人机系统适航性要求,为建立或完善国内无人机系统事故报告和调查机制,形成国内无人机系统适航性要求提供参考。     

无人机地面操纵转弯特性分析与计算研究

为解决无人机安全起降问题,对无人机地面运动品质与操纵转弯特性进行了研究。首先建立了无人机地面滑跑动力学模型,通过数字仿真得到了无人机地面运动的惯性参数及机轮状态。接着建立了前轮操纵转弯的数学模型,计算了无人机在各滑跑速度下所允许的极限操纵角和最小转弯半径。结果表明,为防止无人机出现侧滑或者侧翻事故,前轮操纵角在存在7°机械限位的情况下,与滑跑速度仍需有定量的约束关系。     

预防飞机撞地

自1931年以来,估计已有3万多名飞机乘客在撞地事故中罹难。在过去20年内,可以肯定地说西方制造的客机半数以上的灾难性事故起因于可控飞行撞地(CFIT)事故。什么是可控飞行撞地(CFIT)CFIT被定义为一架完全满足适航条件的飞机在一名合格的驾驶员的操纵之下,而且机组中无人知道即将临近坠毁的情况下因疏忽而撞地或入水的事故。由此定     

某型联翼布局无人机的气动计算与分析

与常规布局飞机相比,联翼布局飞机具有结构重量轻、抗弯扭强度大、诱导阻力低、升力系数大和稳定性好等优点。介绍一种高效的数值模拟方法,完成对某型联翼布局无人机气动特性的初步计算与分析。基于商业软件ANSYS,整个研究过程着重于从网格建模、全机流场模拟、气动模拟数据分析三个方面,探索该型无人机纵向、横向和航向的气动特性以及主操纵面的操纵效率,实现对该型无人机稳定性和操纵性能的表征与评估。结果表明:无人机升降舵偏角的变化不影响无人机的握杆静稳定度,并且在0°~25°的升降舵偏角(下偏)范围内,升降舵偏角与升降舵的升力系数基本呈线性变化;在-4°~12°的迎角范围内,随着迎角的不断增大,该型无人机的横向静稳定性水平越大;两个垂直翼和垂尾是产生航向静稳定性的主要部件。     

无人机系统的安全性与危险源分析

无人机系统的战术性能及优势将使其在未来高技术战争和民用航空中发挥越来越重要的作用。然 而,由于有人机与无人机飞行事故的特点不同,使得有人机的安全性分析与管理措施不完全适用于无人机系 统。首先,对无人机系统的飞行事故进行统计分析,得出无人机系统事故的特点;然后,合理借鉴有人机的安全 性分析,定义无人机系统的安全性,提出无人机系统事故的严酷度等级划分及相应的危险可接受度;最后,从设 计、机组训练及使用操作三方面进行危险源分析。本文提出的无人机系统不安全事件发生可能性等级划分和 危险源定性分析,可为后续无人机安全管理框架的构建奠定基础。     

飞行器操纵面嗡鸣风洞试验技术综述

操纵面嗡鸣是飞行器跨声速飞行时发生的气动弹性动不稳定现象。嗡鸣的发生,轻则降低飞行器操纵面效率,重则导致灾难性的飞行事故,是除颤振外飞行器设计部门重点关注的气动弹性难题。操纵面嗡鸣涉及激波与边界层的相互作用,目前尚没有准确预测嗡鸣的计算方法,通常采用风洞试验来获取相关数据。操纵面嗡鸣风洞试验可以利用风洞再现嗡鸣现象,研究嗡鸣特性,是飞行器研制阶段检验操纵面防嗡鸣设计最行之有效的手段。本文回顾了国内外操纵面嗡鸣风洞试验研究现状,梳理了操纵面嗡鸣的发生机理、触发条件及分型依据,对操纵面嗡鸣试验风洞选取、模型设计、试验方法提供了建议,对颤振试验中可能出现的嗡鸣问题提供了判别方法,对后续的工作进行了展望。     

控制机组原因造成的飞行事故 下

六、副驾驶飞行规则一些运营人认为,在副驾驶飞行时,机长并不是每次都能很好完成监视职能。这个问题带来了特殊的训练要求,强调机长除能完成机长职能外,在副驾驶飞行时也必须能真正完成所有副驾驶工作。(为了更好地了解每个机组成员在完成监视职能时的情况,波音研究了一些机组原因造成的事故资料,在这些事故资料中,可以确定哪一个飞行员在操纵飞机。研究表明,大多数事故中,非操纵飞行员(NFP)有可能采取有效的纠正动作,可是都没     

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。     

基于无人机典型试飞动作的指令控制技术研究

针对现有无人机平台试飞中采用人工遥控操纵试飞方法存在实时性不足的问题,提出了基于无人机典型试飞动作的指令控制技术。通过对无人机平台飞行试验项目的分析,建立了无人机典型试飞动作单元库,设计了试飞动作单元的控制动作指令,提出了在无人机飞行控制系统的基础上增加嵌入式试飞动作环节的指令控制技术验证方案。试验结果表明,与人工遥控操纵方法相比,试飞动作指令控制技术具有操作简单,试飞动作更准确、规范,数据有效性更高的优点。     

某型无人机滑跑中发生侧滑故障的分析与排除

某型无人机外场试飞滑跑过程中机体发生明显向右侧滑故障,经飞行员手动纠偏后没有发生无人机冲出跑道事故。针对这一情况,对无人机的液压系统、起落系统进行分析,结合飞参数据建立了故障树,对各项事件进行原因分析,最终故障定位,提出了解决方案并验证其有效性。     

带扰流片的升力风扇操纵特性数据采集系统设计

以带扰流片的升力风扇为动力系统的无人机,在动力学建模和控制方式上与传统升力风扇无人机有很大不同,升力风扇的操纵特性是这类升力风扇无人机动力学建模的关键,而目前国内尚未检索到对此进行研究或实验的报告或文献。因此,为了研究带扰流片的升力风扇动力系统的动态操纵特性,利用LabVIEW设计并制作一套动态数据试验采集系统,设计试验输入,完成带扰流片的升力风扇操纵特性动态数据采集,所获得数据及后续建模过程表明本试验采集系统是正确、有效的。     

单通道光传系统在无人机中的应用研究

无人机将成为未来战场上的发展趋势,而如何提高无人机的有效载荷和可靠性成为其发展的关键.当今高性能飞机广泛采用电传操纵系统(FBW),极大地改善了飞机的操纵品质,但电传操纵系统也有不能防御雷电、电磁干扰和电磁冲击等缺陷.解决这一问题的根本办法是把光纤传输技术应用于飞控系统.     

翼身融合无人机参数化建模与气动特性分析

以亚声速翼身融合无人机概念设计阶段多学科设计优化为应用背景,提出了考虑操纵面偏转的参数化建模与气动分析方法:1)采用CST方法、CATIA二次开发技术建立操纵面未偏转和偏转构型的三维几何外形;2)采用Tcl语言编制具有容错能力的Gridgen脚本,划分网格;3)采用位流分析和工程方法计算气动特性参数.通过iSIGHT软件集成上述步骤,建立了自动化的计算环境,对某无人机进行了建模和气动分析,风洞试验验证表明方法满足概念设计阶段的精度要求.     

大展弦比弹性机翼梁腹板厚度优化设计

在设计机翼时,要求机翼不仅要具有足够的强度,而且还应具有足够的刚度,以保证其满足气动特性要求及其他要求。翼梁腹板厚度设计对机翼强度和刚度影响很大。所以,如何设计翼梁腹板厚度的展向分布,使机翼满足强度要求和刚度要求,是一个非常有意义的问题。本文针对某无人机机翼结构,研究了满足静强度要求、气动特性要求和副翼操纵效率要求的弹性机翼腹板厚度展向分布的设计方法。首先,根据无人机机翼气动特性设计要求设计机翼的刚度大小沿展向分布;然后,根据展向机翼刚度展向分布设计机翼腹板厚度分布;最后,分析该无人机在给定设计飞行状态下的强度和副翼操纵效率,并对其进行优化。     

X-47B无人机

美国海军和诺斯罗普·格鲁门公司于2012年11月27日至12月17日在杜鲁门号航母上完成了X-47B无人作战空中系统验证机(UCAS-D)的一系列甲板试验。测试内容包括X-47B在飞行甲板上滑行,用手持控制显示单元(CDU)操纵无人机移动到航母弹射器;操纵X-47B滑行至拦阻索;试验无人机的加油作业能力,以及操纵该机进出航母飞行甲板和机库之间的升降梯。2013年,X-47B还将在帕特森特河进行X-47B的岸基拦阻着陆和航母测     

功能危害性评估方法在电动垂直起降飞行器安全性分析中的应用

近年来,电动垂直起降(electric vertical takeoff and landing,简称eVTOL)飞行器在城市空运中得到快速发展。eVTOL被看作是最具发展前景的,可作为城市空中交通运输的有效运载工具。安全性分析是eVTOL飞行器运行载人过程中,减少灾难性事故以及保证高可靠性和高安全性的最重要条件。利用功能危害性评估(functional hazard assessment,简称FHA)可确定eVTOL飞行器中潜在的失效状态、预计失效状态以及其他的危险失效状态,从而能够全面找出潜在的灾难性和危险失效状态,进而有针对性地进行控制,最后能够全面降低灾难性事故的发生,以确保eVTOL飞行器的安全性。基于FHA分析,对eVTOL整机的安全性分析,并通过灾难性失效状态得出安全关键功能,为其功能设计提供依据。     

某型无人机襟翼操纵系统改进设计

针对由于襟翼操纵系统刚强度不足导致襟翼偏角角度不足,无人机滑行距离过长的问题,提出了无人机襟翼操纵系统的改进设计方法,详细介绍了某无人机襟翼操纵系统改进方案。在襟翼操纵系统有限元仿真分析和力学实验结果的基础上,解析当前襟翼操纵系统存在的关键问题,并针对该问题提出了相应的解决方案,对襟翼操纵系统的结构形式进行改进,更换了襟翼结构材料,提高了襟翼操纵系统可靠性,为襟翼操纵系统的结构设计提供了理论基础和可行性设计方法。     

无人机尾旋特性分析及其改出策略

通过一个具体的飞行事故,对尾旋发生的原因和控制改出方法进行了研究。根据尾旋事故的具体表现,分析了无人机尾旋事故机翼自旋、航向发散和滚转发散等现象发生的机理。针对尾旋控制面临着气动舵面操纵效率低、耦合严重,以及控制舵面的角速率饱和而诱发姿态振荡等问题,找出出现这些问题的原因,并针对性地提出了时序控制策略。     

飞翼布局无人机的稳定与操纵特性分析研究

从气动和控制综合设计角度,提出了解决飞翼布局无人机稳定能力问题的多轴静不稳定增稳控制规律,通过对多操纵面操纵特性和操纵需求分析给出了操纵面的配置策略.仿真分析表明,所提出的设计方法较好地解决了飞翼布局无人机特殊的稳定与操纵问题.     

倾转旋翼无人机过渡段纵向控制策略设计研究

针对倾转旋翼无人机过渡段纵向控制问题,基于工程化应用要求,以某型倾转旋翼无人机为研究对象,首先综述了国内倾转旋翼机的研究进展与发展趋势.其次分析了过渡段气动特性变化,根据过渡阶段的升力来源,将整个过渡过程划分为变距操纵段与气动操纵段,并根据各个阶段的前飞速度与短舱角的关系,确定倾转过渡方案.然后以操纵舵面分配方案为基础,设计了过渡过程各阶段纵向控制策略,并通过仿真验证了策略的鲁棒性,实现了对象无人机的全过程飞行.最后讨论了控制策略的优缺点,并展望了倾转旋翼无人机的发展前景及其在控制领域面临的挑战.