飞行品质仿真计算与试飞数据对比分析

随着飞行控制系统越来越复杂,试飞过程逐渐向数字化过渡。在开展飞行试验前,通过数值模拟对飞机的主要飞行品质参数进行仿真计算,可以为试飞过程提供参考,提高飞行试验的效率。根据某型飞机的风洞试验数据,建立该型飞机的气动力数学模型,基于Flightgear飞行模拟软件搭建功能完备的实时飞行模拟平台,完成飞行品质的数字化试飞。选取典型试飞数据对所建立的气动力模型与数值仿真结果进行验证,结果表明:数值仿真结果与试飞结果具有较好的一致性。

歼教七飞机倒飞尾旋研究

飞机失速/尾旋是一种极端复杂和危险的极限飞行状态,极大地威胁着飞行员的生命安全,特别是对于承担飞行训练任务的歼击教练机而言,掌握飞机的尾旋特性以及进入改出方法尤为重要。承担某型飞机试飞任务的试飞员在歼教X飞机上进行训练时,意外进入倒飞尾旋,并导致了发动机空中停车,文章对意外进入倒飞尾旋过程详细进行了描述,并对试飞数据进行分析和探讨,得出了重要的结论,对尾旋试飞提出了建议。

大迎角气动力建模与失速/尾旋模态仿真

我国国军标规定教练机设计定型试飞必须完成大迎角失速/尾旋等科目。尾旋是飞机最复杂的飞行状态之一,在开展尾旋特性试飞之前通过数值模拟的方法获知飞机的尾旋模态特性,对于降低飞行试验风险有着重要的意义。本文根据风洞试验数据建立了某型教练机的大迎角气动力数学模型,通过人在环仿真试验,得到了典型尾旋模态的重要参数,并对设计部门推荐的尾旋改出方法进行了演示验证。仿真计算结果与模型自由飞试验数据取得了良好的一致性,为飞行试验的开展提供了可靠的参考依据。

高平尾布局飞机深失速特性及失速改出伞数值计算与分析

ARJ21飞机是我国自行研制的具有典型T尾布局特点的先进支线飞机。失速和失速特性试飞是ARJ21飞机适航取证试飞最重要的试飞项目之一。高平尾(T尾)布局飞机可能存在深失速运动模态,给飞机的失速特性试飞带来安全风险。本文首先分析了高平尾(T尾)布局飞机的空气动力学特点,剖析了"深失速"现象的产生原因,并在此基础上以ARJ21飞机为算例,结合具体的风洞实验数据库,应用工程估算的方法对动导数进行了补充完善,其次建立了适合预测飞机失速和深失速运动方程的空气动力学模型,并对飞机的运动特性特别是深失速特性进行了仿真计算,计算结果与实际试飞结果取得了较好的一致性;最后选择深失速状态作为失速改出伞设计的临界状态,建立失速改出伞的数学模型,对失速改出伞改出深失速的动态过程进行了仿真计算,验证了失速改出伞改出深失速的设计参数,为失速改出伞的研制提供了参考依据。

基于最优化理论的稳态尾旋求解方法

基于试飞过程中积累的工程经验,提出了稳态尾旋假设,构建了表征飞机稳定尾旋模态的函数F(X)以及飞机大迎角气动力数学模型;并结合具体算例,使用中心内点法求解了该函数的极小值。优化计算结果表明,函数F(X)的极小值与飞机的稳定尾旋模态相对应,稳态尾旋特性的仿真计算结果与模型自由飞试验结果符合较好,证明本文提出的算法可以准确地计算飞机的尾旋特性。

离散突风对低阶等效系统的影响

通过建立飞机纵向运动方程的受扰动模型,分析了飞机受到不同强度和尺度的离散突风作用下的各种响应,并使用低阶等效系统方法计算飞机的短周期特性参数,最后讨论了离散突风对等效系统拟配的影响程度,总结了几点要素,对试飞数据的分析和飞行品质的计算起到了指导作用。

目标跟踪任务系统设计与应用

人机闭环特性对于完成高精度飞行任务十分关键。为了在试飞配试资源紧缺的条件下有效地检查人机闭环特性,研制可视化目标跟踪任务系统用以模拟空中受油等高精度任务的操纵过程。该系统通过虚拟目标跟踪算法模拟空中受油任务,包括编队—预对接—对接—输油保持—脱离整个任务阶段;面向该系统的虚拟受油任务功能,进行新型试飞技术研究,包括试飞方法设计及人机闭环特性评价准则的指标量化。该目标跟踪任务系统已成功应用于某型飞机,并采用新型试飞技术进行演示验证。结果表明:该系统可以在单机飞行时模拟执行空中受油任务,一方面可以有效检查人机闭环特性,另一方面可以有效地训练飞行员执行精确跟踪任务的驾驶技术,达到了优化人机闭环特性试飞方法、降低精确跟踪类任务的试飞风险、节约试飞配试资源的良好效果,所积累的实践经验值得在其他型号上进行推广。

自动空中加油会合段飞控研究

空中加油的自动会合控制是当前研究的难点之一。针对会合段的受油机制导,提出了两种应用于自动空中加油会合段的制导法则,即基于比例制导(PNG)和视线角(LOS)控制的两种制导法则。本文首先对受油机进行了动力学建模,并对空中加油运动学关系进行了描述,进而详尽阐述了两种制导法则的原理,最后分别设计了基于比例制导和视线角控制制导的受油机会合段飞控系统。

运输机软式空中受油飞行品质试飞技术研究

运输类飞机完成空中受油类高增益闭环任务的风险性与难度均远远大于轻小类飞机,为此,对运输机软式空中受油的飞行品质试飞技术开展研究。首先,通过设计基础子集任务评估受油机基于空中受油的飞行特性,探索空中受油对接操纵策略;其次,通过研制目标跟踪系统,设计随机指令任务以评估飞行员执行高增益闭环任务时的PIO敏感性;最后,基于目标跟踪系统设计虚拟空中受油试飞任务,探索运输机空中受油试飞方法并研究相关飞行品质试飞技术。通过初步试飞验证,所提方法保障了高风险试飞任务的安全,可为大型运输机软式空中受油飞行品质试飞提供理论指导。

失重试飞方法优化设计与试验

为了支持中国航天、空天事业的快速发展,开展失重试验及训练的需求极为迫切且增长迅速,因此,亟待构建微重力试验环境开展失重飞行。失重飞机可利用抛物线机动飞行产生微重力环境,具有时间长、可多次重复、试验准备周期短、成本低等优点。研究了失重飞行的运动特性、操纵方法以及试飞数据的变化规律,设计了提升微重力飞行精度的操纵方法,并通过模拟器试验以及飞行试验对新方法进行了演示。试验结果表明:微重力飞行的精度得到明显提升。同时,所提方法有利于机组正、副驾驶的协同工作,可通过合理的分工与配合提升飞行操纵效率。