民用飞机高原风场进近驾驶行为变化对失控趋势的影响

高原机场运行安全性是颇具中国特色的飞行安全研究领域。在高原机场终端区,飞机的飞行性能下降,如果遭遇大风等不利天气条件,不安全事件的发生概率增加,其中飞行失控(LoC)是重要的潜在威胁类型。为了分析风场飞行的失控机理并研究高原环境中驾驶员生理变化对LoC趋势的影响,对高原机场终端区驾驶员的操纵行为进行参数化表征,模拟了高原环境对于驾驶行为的可能影响,并结合高原特征风场模型,通过数值仿真分析穿越风场飞行时失控风险的变化趋势。仿真结果表明:危险的山谷风和突风是导致LoC的重要诱因,高原环境中驾驶员生理心理的恶化也会增加LoC的危险,不合适的增益、过大的延迟和滞后都会导致飞机的失控。如果能够对驾驶员进行有针对性的训练,降低应对风扰动出现时的操纵增益波动,并保持适当紧张状态以尽量降低操纵延迟,将有利于应对风扰动,并保持完成飞行任务的能力。     

简讯

波音公司建议航空公司对波音737的驾驶员进行专门的机动飞行训练来对抗偶而产生的方向舵偏转,这种现象可能会使飞机失控,而在低空着方向舵突然偏转,驾驶员就只剩下数秒操纵时间,只有操纵得当,才能挽救飞机。方向舵突然偏转曾被怀疑是引起2架波音737坠毁的原因,但是没有找到方向舵有故障的证据。此外,波音737的驾驶员曾有数百次报告这种飞机突然改变方向的事故。     

美利坚航空公司实施高级机动飞行计划

美利坚航空公司成功地实施了一项高级机动飞行培训计划（AMP）。这一成功引起其他美国航空公司的兴趣。它们纷纷要求美利坚航为其驾驶员进行这种为期一天的培训或自己开设相同的课程。针对驾驶舱自动化水平的日益提高，AMP旨在提高驾驶员的运输机空气动力学知识、磨炼驾驶员从意外操纵失控状态中恢复的基本飞行技能和最大限度地发挥飞机的飞行性能以避免事故的发生。FAA和美国国家运输安全委员会对AMP表示赞赏并正计划向航空公司驾驶员推行这一培训计划。美利坚航空公司实施高级机动飞行计划     

飞机空间机动飞行的指令调节规律设计

本文利用现代控制理论设计了对改善飞机空间机动飞行的动态特性极为有效的防偏离指令调节系统(简称DPCAS)。这一系统使飞机能够达到和驾驶员指令一致的精确机动飞行姿态,同时满足一级飞机飞行品质要求。最后讨论了这一系统如何在非线性飞机模型上的应用问题。     

FAA批准空中客车“混合机队”飞行

美国联邦航空局(FAA)已批准空中客车工业公司的计划,允许民航公司使用同一组驾驶员飞行A320、A330和A340飞机。 据空中客车讲,这一计划可使空中客车的用户比其他飞机的用户每年减少上百万美元的培训和管理费用。费用节省来自机组生产率和模拟器的选择,模拟器可以转用于不同机型的驾驶员训练。而且这一计划还有助于远程飞机驾驶员熟练掌握关键飞行阶段技术,如着陆,因为他们可以同时飞行起落频繁的短程航线,进而可以提高飞行安全。民航飞行员协会和航空安全官员担心“混合机队”飞行计划的批准会使驾驶员因需掌握不同型号飞机的结构和性能而负担过重。     

突风对着陆飞机下滑飞行的安全性影响

突风会引起飞机过载和飞行状态的改变,威胁飞机飞行安全。在飞机六自由度运动学方程的基础上,根据下滑飞行中驾驶员操纵行为的特点建立了飞机驾驶员的数学模型,并考虑突风的影响,建立了“驾驶员-飞机-突风”闭环飞机的数学仿真模型。通过引入飞机飞行安全性的量化评估理论以及表征方法,并根据飞机的飞行状态对飞机的安全性进行量化分析。选取某型飞机着陆下滑过程中进入突风风场的飞行状态进行仿真研究,结果表明风会改变飞机的气动角和空速,导致飞机的过载及飞行轨迹发生变化,尤其在飞机飞行高度较低时,风扰引起的大 但目前的研究主要集中在以阵风减缓设计为目的的 迎角姿态和飞机飞行轨迹变化将威胁飞机的飞行安全。     

横航向驾驶员诱发振荡研究及地面模拟验证

本文建立了包括非线性环节在内的横航向驾驶员—操纵系统—飞机本体组合系统的数学模型,采用闭环控制原理,对JJ-7飞机横航向驾驶员诱发振荡PIO问题进行了研究,并详细地讨论了驾驶员参数及其各种操纵动作、操纵系统和飞机本体气动参数对横航向PIO的影响,探讨了横航向PIO产生的机理。文中以JJ-7飞机为例,采用时域法在整个飞行包线各点进行了检查,并用固基飞行模拟器进行模拟验证。其结果与理论计算结果相一致。     

飞机失速自动改出装置的设计

采用机械操纵系统的飞机相对电传控制飞机不具备飞行包线保护功能,驾驶员可能在误操作情况下使飞机进入失速状态,特别是新机研制试飞和失速飞行试验。失速自动改出装置通过控制反驱作动器带动操纵系统,抑制驾驶员将飞机操作进入失速,并在飞机进入失速后帮助驾驶员改出失速。模糊控制理论具备常规控制理论所不具备的很多优势,可以使控制律更简单、直观和有效,用于失速改出控制将使系统更加简单易行。     

一种大型飞机飞行自动控制系统设计

现代飞机的各项性能都大幅度提高,飞行控制系统变得越来越复杂,使得设计也变得更加复杂和困难,这都会使飞行控制系统发生故障的可能性越来越大.相应地,对各相关部件的可靠性、准确性也提出了越来越高的要求. 飞行自动控制系统是大型飞机的重要组合驾驶设备,该系统与飞机组成一个闭环控制系统.在这个闭环控制系统中,飞机是被控对象,飞行自动控制系统是控制器.利用飞行自动控制系统控制飞机,可实现飞机的自动飞行和自动着陆.     

风雨对飞机飞行安全性的影响

风雨严重影响飞机的飞行安全。基于动量定理建立了一种根据降雨条件、风场特性、飞机特征和飞行状态计算雨滴对飞机产生的撞击力和力矩的方法,研究了风雨对飞机气动特性的影响,进而建立了飞机在风雨中飞行的运动方程。通过引入驾驶员的操纵模型,对飞机在风雨中飞行的运动特性进行了数值仿真研究。仿真结果表明:降雨会使飞机的升力减小,阻力增大,平衡迎角增加,不利于飞机的飞行安全;当降雨过程中伴随有风时,风会改变飞机的飞行迎角,使得飞机更容易出现因失速而造成的飞行事故;降雨时飞机的抗风能力降低。     

超机动飞机边界保护控制器设计

针对超机动飞机过失速机动的飞行安全问题,提出了一种飞行边界保护控制方法。首先采用动态逆控制方法解决了超机动飞机模型中的非线性和耦合性问题,然后通过求解超机动飞机的动态配平点的可达集,来确定飞机在任意飞行状态下的安全飞行边界,最后将所获得的动态边界集成到动态逆控制器中来约束飞机的机动范围,以降低超机动飞机完成过失速机动时的失控风险。仿真结果表明,所设计的飞行边界保护控制器能够改善超机动飞机过失速机动飞行时的指令跟踪效果,更好地完成Cobra等过失速机动动作,提高了飞行的安全性。     

现代电传操纵飞机驾驶员手操纵器试飞演示

介绍了１９９４年在俄罗斯格罗莫夫飞行研究（ＦＲＩ）的Ｔｙ－１５４Ｍ空中飞行模拟器上进行的现代电传操纵飞机试飞演示的情况，其中包括试飞文件编写，飞行前训练，飞行试验，驾驶员评定，数据处理和编写技术报告等内容，对现代电传操纵飞机驾驶员手操纵器试飞方法进行了综合分析与研究，获得了一些实践经验，可供国内同行参考。     

基于自适应驾驶员最优控制模型的飞行品质预测

传统飞机驾驶员最优控制模型采用卡尔曼滤波,无法反映飞行员对未知环境的适应能力,在飞行试验中有时存在与飞行员实际评分不一致的现象.为此,采用自适应状态估计理论对传统驾驶员最优控制模型进行了修正,提出了基于自适应飞机驾驶员最优控制模型的飞行品质评估方法.通过对比飞行试验和模型仿真结果表明了这一评估方法的可行性,所采用的修正加权系数得到的评分结果精度更高.研究结果表明,飞行员评分与指标函数加权系数比值相关,采用变化加权系数比值得到的评估结果与飞行员实际评分更为吻合.随着飞机动态特性的变差,这一比值将不断增大,飞行员将投入更多精力进行飞行状态监测,进而导致飞行员降低对飞行品质的主观评价.     

基于复杂动力学仿真的结冰情形下飞行安全窗构建方法

目前针对结冰情形下增强驾驶员情景感知的研究比较有限,现有的手段一般为通过评估部分飞行安全关键参数是否超出其极限值来对风险事件是否发生进行预测。建立了驾驶员操纵-飞机本体-积冰影响的动力学模型,通过对单个飞行情形预测时间段内飞行参数风险度的叠加得到该情形下的飞行安全谱,并在此基础上得到该情形下的风险值。基于建立的并行飞行仿真平台,获取飞机在整个操纵范围内的风险拓扑图,即安全窗。分析了飞机在对称结冰情形和非对称结冰情形下飞行安全窗的变化,并对结冰的致灾机理进行了分析。仿真结果表明结冰导致安全飞行范围缩减,对于非对称结冰还会出现安全窗不对称的现象。安全谱的提出可以为事故的演化分析提供一种全面直观的分析方法,安全窗的构建可为飞机遭遇各种不利情形下的驾驶员操纵提供指示,也可为飞机设计人员优化飞机性能提供一定的参考。     

专家系统的机载应用

随着对机载武器系统的各种威胁力量发展得更加复杂,使得战斗飞机完成既定的任务更加困难,所以必须采用夜视夜战、超低空飞行等更先进的战术,装备各种先进的传感器,从而开发了先进的系统和武器。这种发展的结果,使汇总到驾驶员处的信息流大为增加,要求他实时地接受信息、理解信息、融汇相关、作出选择与判断并及时给出反应操作。这使驾驶员的工作负荷增加到难以接受的程度,尤其在目前战斗飞机向单座舱发展的趋势下,这种情况显得更加突出。例如在战斗机的攻击阶段,驾驶员不但要操纵飞机飞行,而且要搜索截获目标、识别目标、瞄准目标、选择武器及发射顺序、调整飞机姿态、选择投射时机、投射操作,最后退出攻击。与此同时,为保证自身的生存,还必须高度注意     

飞机航线飞行轨迹稳定性和机动能力分析

对一起迅速下降高度的飞行事件进行了分析和讨论：高空小速度飞行使飞机进入轨迹不稳定区域导致飞行速度越来越小,高空小速度飞行机动能力减弱使飞机进入抖振边界导致失速,飞机迅速下降高度,最后给出了安全飞行的建议。     

结冰对飞机动态响应特性的影响

结冰条件下运输类飞机的适航审定是确保飞行安全的重要保障.建立了飞机本体非线性动力学模型和不同状态的结冰模型,计算了结冰前后飞机对驾驶员控制输入指令的响应特性,并探讨了结冰对飞机爬升性能的影响.仿真结果表明,结冰会导致舵面操纵效率下降,从而引起动态响应特性的恶化,而且飞机出现不对称结冰时将严重偏离正常状态、危及飞行安全,...     

H5飞机调油方法研究

对Ｈ５飞机经过了计算、论证、试飞，在此基础上提出了一种既安全又能充分发挥飞机飞行性能，同时又使动作程序化的调油方法－－规划调油法。用这种调油就可以大大地减少飞行员操纵飞机进的注意力分散，更利于集中精力操纵飞机，以保证飞行的安全。     

人─机系统动态特性的实时仿真与品质评价

飞机的飞行品质不仅取决于飞机本体动力学特性和驾驶员操纵动力学特性，更重要的是取决于驾驶员─飞机系统闭环特性。通过一名驾驶员在模拟工作台上，完成对某机在不同飞行状态下的俯仰跟踪仿真任务，辨识得出驾驶员操纵动力学模型；对驾驶员─飞机闭环系统数学模型进行数字仿真得出系统动态响应；再按Ｎｅａｌ—Ｓｍｉｔｈ准则评价了该机的飞行品质，并且与按ＭＩＬ—Ｆ—８７８５Ｃ规范要求的飞行品质进行了对比。     

一种基于小波分析的时变飞行品质准则

Ⅲ型驾驶员诱发振荡(PIO)是由飞机特性突变引起的人机不良耦合,具有非线性、时变等特点,对现代飞机的飞行安全构成严重威胁。为了研究Ⅲ型PIO问题,介绍了一种基于小波分析的时变飞行品质准则。该准则采用小波分析方法计算驾驶员输出的能量峰值和飞机被控对象的相位滞后两个特征参数,对时变人机系统进行了飞行品质评价。驾驶员在环仿真试验结果表明,该准则不仅能够预测PIO的发生,尤其是Ⅲ型PIO,还能够给出估计的PIO发生时间。研究成果可为Ⅲ型PIO的分析提供有效手段。