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。     

对飞行品质规范中关于急滚惯性耦合条款的研讨

急滚惯性耦合运动,是飞机作快速横滚机动时,由于本身质量的惯性力矩使迎角和侧滑角大幅度变化的理象。它是最重要的大扰动运动问題之一。在各主要航空国的军用飞机品质规范中,常对飞机急滚惯性耦合运动的操稳特性提出专门要求。我国规范在此方面的要求,大致与美国规范的要求相符。本文通过对一架典型歼击机的数值解(精确解),分析急滚耦合运动的物理特征。分析和说明品质规范中规定有关条款的理由以及各主要参数对此运动的影响。对我国规范(试用本)背景材料和使用说明中个别规定的合理性作一点探讨。希望在对本课題有关的各方面同志的共同努力下,能寻求面在大扰动情况下军用飞机操稳特性的更合理的计算方法,从而使有关的飞行品质条款更趋完善。在研究数值解的同时,还将所得结果与解析解(线化解)作了比较。分析了急滚耦合运动的非线性特征,以及数值解和精确解之间的联系。     

某型飞机同时存在两种惯性耦合问题的探讨

根据稳定性理论，对某型高速飞机的惯性耦合进行初步研究，首先，对飞机的滚转－偏航耦合－俯仰耦合的机理进行分析，然后，在不影响问题本质的前提下提出了一些假设条件，将研究惯性耦合的六自由度全量方程进行简化，求出急滚稳定性判据，以某型机为例，计算出其惯性耦合特性，用急滚稳定性判据进行了分析，并进行了验证 。     

关于桶滚动态特点的分析

桶滚是近代空战中重要的战术机动动作之一,飞行员能否熟练掌握桶滚的操纵方法,是取得空战胜利和保障飞行安全的基础。针对飞行训练中,桶滚操纵动作不易准确掌握,后段易出现偏差等特点。从桶滚的运动方程入手,根据其战术意义及飞机机动性能特点,分析与研究桶滚的动态特点及其影响因素,总结出桶滚的运动特点及操作规律。最终,为飞行员正确掌握桶滚的操纵方法,提高飞行员对飞机空中状态变化的掌控和识别能力,提升技战术水平,有效地保障飞行安全提供可靠的理论依据。     

飞机急滚机动飞行时稳定性分析

本文用微分方程几何理论——分支和突变问题,具体讨论了飞机急滚机动飞行时的全局稳定性,并对所得结果用动态响应曲线进行了验证。文中还采用系统灵敏度理论着重讨论了各参数对急滚运动特性影响,探讨了突变和极限环振荡现象产生的机理,从而为改善其动态特性指出了方向。     

飞机急滚稳定性的一种简化分析方法

本文给出了预估飞机急滚全局稳定性的一种简化分析方法。该方法有两个特点;(1)所需气动数据少;(2)计算方法简单易行。算例表明,简化解与精确解在小迎角时吻合得极好,在大迎角时数值差异稍大,但变化趋势一致。此外,本文还分析了气动导数对急滚稳定性的影响,发现了平衡解的一些特殊变化。     

对大上反效应飞机急滚耦合特性的计算和分析

通过五自由度模拟计算,发现从小迎角进入滚转时,容易出现急滚耦合不稳定,发散的滚转机动总是伴随着有利侧滑、正值的迎角和低头的俯仰速率。从计算结果分析说明,滚转中的有利侧滑是造成急滚耦合不稳定的重要因素。对五自由度非线性方程的线性化分析,证明了侧滑角、俯仰速率和迎角影响大上反效应飞机的急滚耦合稳定性,改变了临界滚转率和稳定判据。本文最后讨论了关于改善急滚耦合问题的增稳系统结构和作用。     

飞机急滚运动的解耦控制

研究了飞机急滚运动的控制问题,采用５自由度横纵向耦合模型,应用非线性解耦理论,设计了关于滚转、俯仰和侧滑角的解耦控制体。讨论了闭环系统的稳定性,给出了当系统某些固定动态不稳定时,使系统实现稳定解耦的一个方法。最后进行了仿真研究。     

飞机急滚机动全局动稳定性研究

本文应用分支和突变理论,研究飞机在状态参数和操纵参数组成的空间内急滚机动全局稳定性。在研究铅垂平面内的对称飞行进入急滚机动时的分支和突变特性基础上,进~步讨论了水平面内转弯进入急滚机动时的情况,导出求解滚转速率临界稳定值的~般解析式,证明Phillips临界滚转速率判据只是其中的~种特殊情况。     

导弹空中挂飞分离试验仿真计算

导弹设计时必须考虑其投放过程中与载机分离时的安全性问题.利用计算机数字仿真技术进行导弹分离安全性分析是一种非常经济、有效的方法.在某型导弹挂飞试验中,我们以Euler方程和刚体六自由度运动方程为理论基础,完成了对该某型导弹在试验选定的各种速度、迎角下的投放分离轨迹进行了计算仿真,取得了非常满意结果,载机实际试飞验证表明,试验数据与理论计算结果十分吻合.该结果也证明了Euler方程和刚体六自由度运动方程在工程应用上是非常有效的,特别是对于具有一定长细比结构体的空中运动轨迹分析计算是非常适用的.     

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。     

弹性飞行器飞行载荷与动态特性分析

在综合考虑了刚体运动自由度和弹性自由度的弹性飞行器运动方程的基础上 ,采用了线性气动力的影响系数形式 ,提出了一套飞行载荷与动态特性分析的方程和方法 ,用于解决飞行力学和气动弹性力学中的静气动弹性发散、配平与结构变形、气动载荷分布、颤振与飞行动态特性等问题。算例表明 ,该方法有效可行 ,且对于大柔性飞行器 ,刚体运动模态与弹性模态之间的耦合是显著的 ,应予以重视。     

飞行器刚体运动与气动弹性相互作用问题研究

通过联立求解空气动力学基本方程、飞行动力学运动方程和弹性结构振动方程,在时间域内模拟和分析了大展弦比飞机纵向动力学稳定性问题。结合动网格技术,气动力计算采用基于欧拉方程的计算流体力学方法,结构变形和飞行姿态位置变化统一为模态表示方法,通过松耦合将飞行器姿态稳定性和结构变形稳定性施行了模拟。以某大展弦比机翼飞机为算例,研究了其刚体运动和机翼的弹性振动的相互影响。结果表明：对于具有大展弦比机翼的飞机,其机翼的低阶弹性模态易与飞机飞行中本身的刚体模态发生耦合,从而导致飞机机翼的气动弹性发散以及飞机本身刚体运动稳定性的改变。对于这类飞机,在其气动弹性和飞行稳定性的分析和设计中必须充分考虑到两种运动的相互影响。     

一种改进的预测示迹线求解方法

 本文在更一般的条件下导出了一种改进的预测示迹线原理公式。解算式的要点是通过逆时间方向积分Euler角运动方程,直接给出弹丸发射时刻与观测时刻机体坐标系之间的转移矩阵。利用简化的Euler角运动方程的解和近似解,从分析上和数值上讨论了本文原理式与传统原理式之间的差别。对于改进原理式的工程实现问题,作了简要的讨论。     

跨距与运动约束的隧道内列车惯性导航方法

高速列车通过隧道时无法接收卫星信号,而仅依靠惯性导航的定位误差增长较快,针对这一问题提出了一种利用列车和隧道特点辅助惯性导航的方法。该方法使用GNSS和运动约束估计IMU相对于车体的安装角,并在隧道内使用运动约束和路标跨距约束提高列车的定位精度。基于状态变换卡尔曼滤波设计了系统方程和观测方程,与传统方法相比,系统方程更接近线性定常系统,滤波时间更新方程与测量修正方程可采用相同的计算频率,减小实时计算负担,有利于高速运动下的组合导航。基于实际的高速列车行驶实验,设计了列车穿越隧道的仿真实验,实验结果表明,两种约束辅助的惯性导航在隧道内的定位精度有明显提高,优于3‰行程。     

细长三角翼摇滚运动数值研究

采用亚迭代耦合求解流体动力学方程和刚体动力学方程数值研究方法,建立流体与刚体运动耦合的无时间滞后的数值手段来分析研究飞行器非定常的耦合运动特征,预测失稳运动的发生与发展。研究表明:在流动结构失稳后机体运动逐步形成极限环振荡的周期性自维持运动,滚转力矩系数滞回曲线呈现典型的”双8”稳定形态,前缘涡的非对称飘起与再附是典型三角翼摇滚的驱动形式;三角翼构型的自由滚振幅随攻角变化呈现阶跃式的变化;自激振荡的幅度及频率与滚动惯量的大小存在对应的规律性关系。非定常自激振动的翼摇滚具有多控制参数、非稳定、非线性的运动特征。     

一种新型滚花轮刀架

通常直纹滚花用图1所示的单滚花轮支架,网状滚花用图2所示的双滚花轮支架。但在实际使用中都存在着这样的问题,即进刀抗力大,容易使细长轴产生弯曲,以致于太细的轴类零件的滚花无法进行。当对大直径零件滚花时,由于进刀抗力过大,严重地损坏机床的精度,工人的劳动强度也很大。为此,有的工厂在机床横向拖板后面再装一个附刀架,采用两个刀架进行前后对滚。也有的厂把机床的横向拖板连同丝杠完全取掉,另装一套具有左右螺纹丝杠的专用滚花附件,也是采用对滚形式。这些措施虽然可行,但调整和操作均不甚方便。为了解决上述问题,我们设计了另一     

飞机急滚防偏离系统控制律的研究

本文介绍了某机在急滚机动飞行时出现的一些非线性现象,并采用系统灵敏度理论分析揭示出产生这些现象的原因。随后文中着重探讨各类控制系统,包括ARI系统,稳定轴偏航阻尼器和航向静增益系统对飞机急滚机动特性的影响。分析结果表明,这些系统对防止飞机偏离是有效的.     

飞机扰动运动典型模态动画显示

形象地表现线性小扰动运动方程的纵向和横航向典型运动模态，一直缺乏一种理想的方式。本文介绍了利用计算机动画制作技术，在计算机上将纵向和横航向５种典型运动模态隔离并模拟显示的一种方法。多视点、多角度地再现了它们的运动轨迹和飞机姿态的变化特征。这对于学习和掌握典型运动模态，分析扰动运动特征，理解飞行品质要求将起到很好的辅助作用。     

BTT-180飞行器滚转通道自动驾驶仪优化设计

BTT-180滚转通道自动驾驶仪的主要任务是让飞行器在最短的时间内利用有效的舵资源在有限的最大滚转角速度内实现快速滚转180°的急滚需求。从工程应用的角度出发,提出了两种滚转角指令优化方法。首先提出滚转角指令优化设计的问题来源和在BTT-180飞行器设计滚转通道自动驾驶仪设计中的重要性,然后建立了线性和指数两种形式的优化模型并分别进行了优化方法设计,将结果进行对比,最后提出了滚转指令优化方法的模型选择方法。