基于虚拟飞行的混合翼身融合布局操稳特性

针对混合翼身融合布局面临的三轴运动耦合和大迎角失稳等潜在操稳问题,研制三自由度虚拟飞行试验系统,基于动力学相似模型开展纵向和横航向开环虚拟飞行试验,对飞机的本体操稳特性进行研究。结果表明:该混合翼身融合布局飞机纵向和航向开环操纵均存在三轴运动耦合现象。纵向操纵会引起大迎角极限环失稳现象,迎角振荡平衡位置约为28°、振荡幅值约为2.56°、振荡主频率为0.55 Hz,振荡过程中气动力呈现非定常特性;V型尾翼偏航操纵响应呈现横向运动幅值最大、偏航运动次之、俯仰运动最小的特点。

带动力模型水平风洞自由飞试验

为了在设计初期开展气动/飞行/控制一体化研究,缩短研制周期,降低研发成本,在FL-10风洞开口试验段建立了水平风洞自由飞试验系统。该系统根据尺寸、质量及转动惯量相似准则设计缩比验证机模型,建立飞行控制系统,在此基础上对系统建模仿真,设计闭环增稳控制律,实现配平迎角稳定飞行。试验结果显示:根据相似准则设计的飞行控制律结构及参数,仿真配平迎角为5°,配平升降舵舵偏为-4.5°,风洞试验迎角控制在(5±0.2)°范围内,由于供电、信号线缆会给试验模型一个正向俯仰力矩,升降舵舵偏控制在-3.2°左右,略小于仿真配平升降舵舵偏。

8m低速风洞虚拟飞行试验技术研究

针对大尺寸缩比飞机模型的气动/运动/控制耦合问题,发展了基于8 m大型低速风洞的虚拟飞行试验技术,开展了4 m尺寸的大展弦比类飞机模型虚拟飞行验证试验,并将试验结果与虚拟飞行环境下的仿真结果进行对比。试验系统功能稳定可靠,设计的试验支撑装置运动范围大、可兼顾单/双/三自由度试验,且满足大载荷受力条件;姿态测量精度优于±0.3°,可实时测量舵面位置且延迟不足0.1 s;俯仰和滚转闭环控制试验响应历程和仿真结果平均偏差不超过5%。研究结果表明,8 m风洞虚拟飞行试验技术能够有效模拟大尺寸缩比模型的机动运动,并具备纵向、航向及横向耦合闭环控制试验模拟能力。