放宽静稳定性大型客机电传控制律设计

对放宽静稳定性大型客机进行了控制增稳控制律的设计,并完成了相关的仿真验证。通过研究《CCAR-25运输类飞机适航标准》和C*飞行品质评价准则,提出了放宽静稳定性大型客机纵向增稳控制律的设计要求。采用国际上先进大型客机常用的C*构型设计纵向电传增稳控制律,最后对所设计的控制律进行了操纵品质和增稳效果的仿真验证。仿真结果表明,设计的控制律在典型的巡航状态下,电传闭环操纵品质满足Ⅰ级飞行品质;同时在纵向扰动的情况下,有很好的静稳定性,增稳效果满足适航条例的要求。     

YF—16电传操纵系统控制律分析

概述了飞行操纵系统的发展,就YF-16电传操纵系统纵向控制律的组成、功能作了详细分析,推导给出放宽静稳定性补偿公式,并就横航向控制律,特别是对横、航向解耦控制、消除副翼逆偏航、保证大迎角操稳品质的方法进行了分析。     

飞翼运输机重心前后限和纵向飞行品质研究

为了提高飞翼运输机纵向飞行品质,首先研究了该类飞机纵向气动性和操纵特点,并给出了确定其重心前后限的设计方法;然后给出了飞翼运输机纵向操纵能力的计算方法并进行了计算分析;最后,针对飞翼运输机纵向本体稳定性不满足要求的问题,研究了提高飞翼运输机纵向飞行品质的有效方法。研究结果表明,飞翼运输机特有的操纵特性可提高其升阻比,通过合理设计重心前后限以及增稳系统控制律可以保证飞翼运输机具有满意的飞行品质。     

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.     

控制增稳系统参数对飞机纵向飞行品质的影响

本文以纵向控制增稳系统为例,通过计算分析控制增稳系统的几个主要参数对飞机飞行品质的影响与作用,进一步讨论控制增稳系统的参数选择问题。     

飞翼气动布局飞机纵向短周期等效系统参数辨识技术研究

飞翼布局飞机由于其特殊布局形式,飞控系统设计通常采用高增益大阻尼控制增稳方法,同时飞翼布局飞机的操纵面操纵效率非线性显著,涉及多操纵面组合控制以及控制分配,因此,采用常规的杆力或杆位移作为输入指令,多数情况下无法顺利地激励出理想的纵向短周期模态。本文采用迎角指令跟踪法研究飞翼布局飞机的纵向短周期品质,利用Simulink进行创新操纵面布局飞机的闭环仿真系统建模与验证,并通过小型飞翼布局无人机进行飞行试验评估。结果表明,该方法用于飞翼布局飞机纵向短周期品质试飞时,易于激励出其纵向短周期模态,并可实现飞机精确控制。     

基于飞行品质的飞机控制增稳系统参数估计

提出了一种控制增稳系统参数的设计方法,即利用低阶等效系统和飞行品质边界,通过搜索算法确定满足对应飞行品质的参数集合,再利用多种飞行品质确定的参数集合的交集和数据的插值算法,确定控制增稳系统的控制律参数。通过纵向增稳系统设计仿真表明,所提方法简化了传统设计方法通过性能指标反复选择参数和验证系统飞行品质的过程,为控制增稳系统的设计提供一种简单有效的方法。     

某ACT验证机纵向DFBW控制律设计

讨论了某ACT验证机纵向数字式电传操纵系统(DFBW)控制律的综合设计方法,概述了具有控制增稳(CAS)、边界(迎角/过载)限制、放宽静稳定性(RSS)补偿和自动配平等功能的纵向DFBW控制律的结构和参数选择,阐明了校正滤波网络的作用和自持振荡的抑制措施。设计结果为试飞所验证。     

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。     

一架战斗机选择纵向增稳系统的分析

本文研究了飞机加装增稳系统后飞行品质的计算和检查中存在的问题。指出加装增稳系统后飞机短周期动态特性不能用一个二阶系统来描述,按二阶系统推出的解析公式已不再适用,需要考虑新的计算和检查方法。在本文中,列出了不同规范对纵向短周期特性的要求,分析了它们的物理意义和应用于加装自动器的飞机时所出现的问题。通过一架战斗机纵向动态特性的计算,论证了该机加装增稳系统的必要性,分析比较了三种增稳系统方案对改善短周期品质的效果和存在的问题。重点分析了采用控制——增稳方案后,提出了重新设计控制——增稳方案的建议。     

Flight control system design and optimisation with a genetic algorithm

A design procedure for a flight control system is here presented. An optimisation process, based on a genetic algorithm, is used to meet the frequency domain handling qualities requirements for the longitudinal plane. The parameters are implemented as fitness functions related to the expected magnitude of bandwidth and delay. The impact of the parametric shaping of the fitness functions on the search and optimisation process is also evaluated. The dynamic response of the augmented aircraft is obtained for a realistic simulation case, validated after comparison with reference test data. The bandwidth and the delay of the longitudinal short term attitude response are estimated before and after the inclusion of the flight control system in the simulation model, and the parameters are compared with the expected handling qualities levels. The feasibility of the design process is demonstrated and the overall performance of the generation process is analyzed.     

Aircraft maneuverability improvement by direct lift control system application

The handling qualities of an aircraft will be improved if the Direct Lift Control (DLC) system is applied. In this paper, an attempt has been made to evaluate the influence of DLC-type system parameters on the aircraft's maneuverability and to determine the desired values of these parameters for the purpose of obtaining required values of the handling maneuverability criteria. Published papers which deal with direct lift control do not list requirements for evaluating handling qualities and maneuverability of aircraft equipped with DLC system. In this paper, three new criteria permitting the evaluation of results of employing DLC have been defined. Analysis of influence of DLC system parameters on selected known handling qualities criteria (for example CAP, C^*), as well as new DLC efficiency coefficients, have been illustrated with a numeric example of A4D “Skyhawk” fighter aircraft and PZL M-18 “Dromader” agricultural airplane control system modification.     

基于任务的硬式加油伸缩管操纵品质研究

操纵品质是评价和设计硬式空中加油伸缩管的重要指标,但目前尚未有系统性的评价伸缩管操纵品质的方法和结论。为了解决现有投入使用的伸缩管型号较少即用于品质研究的样本不足的问题,在对伸缩管本体特性进行分析之后,引入了可以通过改变参考模型参数而获得不同闭环响应特性的控制系统。结合伸缩管的任务特性,设计了在空中加油模拟器上完成的操纵品质试验,并采用主观以及客观两方面的评定手段对具有不同闭环响应特性的评定样本进行了操纵品质评定,从而建立了基于任务的伸缩管操纵品质评定方法。最后,利用低阶等效拟配方法获得了伸缩管的低阶等效参数,通过对多个样本的低阶等效参数与任务评定结果进行统计分析得到了伸缩管俯仰轴和偏航轴的操纵品质等级边界,从而完成伸缩管操纵品质要求的研究。建立的评定方法和操纵品质要求可以作为指导伸缩管设计与评定的理论依据。     

俯仰轴飞行品质中频域准则的计算与模拟

简要介绍了军用飞机飞行品质MIL—STD—1797A中有关俯仰轴频域难则的要求和原由。提出了对这些难则的理论计算和模拟试验方法。并以某飞机为例，利用所提出的方法，对其飞行品质进行了计算和模拟。结果表明，所提出的计算和模拟方法是合理的。最后，讨论了驾驶员模型形式对俯仰轴飞行品质的影响。     

飞机横航向等效拟配模型的对比研究

针对电传飞机的横航向低阶等效拟配问题，根据国外新近规范及相关资料对飞机横航向等效模型及其拟配方法的提法，选用了五种适用于不同情况的等效系统数学模型，比较和研究了它们各自的特点；并通过对具体算例的计算，验证了各等效模型的适用范围及拟配方法的实用性；同时，对频率范围的确定，初值的选取等拟配计算中遇到的问题进行了探讨，提出了一些参考性建议。     

放宽静稳定电传客机纵向短周期品质评定方法

民用客机强调飞行的安全性和舒适性,由于设计与使用的特点,其短周期模态的自然频率、操纵灵敏度与带宽均较低,时间延迟较大,且一般采用不同于军用运输机的控制律构型。提出以军用规范作为参照的电传客机飞行品质评定及适航审定方法,是现代民用客机飞行控制律设计的关键问题。为改善某放宽静稳定构型客机的短周期飞行品质,设计了迎角、C^*和过载构型飞行控制律。按咨询通告AC25-7A所给出的操纵品质等级评定方法(HQRM),采用等效系统评定法、高阶频域法和高阶时域法评定了闭环飞机的短周期飞行品质及适航符合性。结果表明,军用规范条款对时延和带宽的限制对于客机可适当放宽。对于迎角构型,等效系统参数准则、带宽准则和俯仰速率响应准则均适用;过载构型评定应采用等效系统参数准则、俯仰速率响应准则;C^*属非常规响应构型,应采用带宽准则和俯仰速率响应准则评定。     

直升机吊挂控制系统飞行品质分析

基于直升机指令模型、PID控制和动态逆控制理论,建立了三种直升机吊挂耦合系统控制模型以研究吊挂对直升机飞行品质的影响。依据军用旋翼飞行器飞行品质规范(ADS -33E)和直升机带吊挂飞行的飞行品质要求,对各控制模型进行了仿真和频域分析,并研究了吊挂质量和吊索长度对系统飞行品质的影响。结果表明:引入吊挂摆角状态反馈可提高系统操纵品质,系统幅值裕度达到126 dB,增益带宽为331 rad/s。而吊挂摆角的滞后反馈可使吊挂摆角在1 rad/s频率附近的幅值衰减减少一半,但系统操纵品质变差,增益带宽仅为062 rad/s。此外,较大的吊挂质量和较长的吊索长度将严重影响系统的飞行品质。      

短周期运动飞行品质的几种判据

飞机纵向短周期运动是影响其飞行品质的关键因素，根据国外近年来所进行的研究，综合，发纳出六种适用于小迎角飞行的短周期飞行品质标准，基于等效系统的控制期望参数（ＣＡＰ）等准则依然适用，并作了增补；对于不能用低阶系统等效的飞机提出了诸发带宽准则等相应判据，这六种准则各有其侧重点和适用范围，较全面地反映了飞机短周期运动特性，共同完成对飞行品质的评判和预估。     

Flight testing of a rate saturation compensation scheme on the ATTAS aircraft

This paper presents the application of a rate saturation compensation scheme to the DLR Advanced Technologies Testing Aircraft (ATTAS) and the results of the subsequent flight tests. Details of the design philosophy and the flight tests, termed SAIFE (Saturation Alleviation In-Flight Experiment), which employed the HQDT (Handling Qualities During Tracking) test technique, are presented, as well as pilot flight test reports (PFRs). The rate saturation compensators were designed based on the anti-windup (AW) control philosophy, with the aim to reduce the deleterious effects of rate saturation on the piloted aircraft dynamics, and hence provide an increased flight envelope (operating envelope) for acceptable aircraft handling qualities and reduced PIO (Pilot-in-the-Loop/Pilot-involved Oscillation) tendencies. The achievement of this goal was primarily determined by subjective pilot handling qualities ratings and PIO ratings, and secondly by supporting flight test data. The results show that the compensation scheme greatly reduced the level of rate saturation in all instances (flight conditions), making the aircraft less PIO prone in almost all investigated cases, while exhibiting either unchanged or improved handling qualities. Most notably, the flight tests demonstrated the definite potential for well designed AW compensators to improve the safety and handling qualities of aircraft during rate saturation, with some flight conditions exhibiting dramatic improvements.