六相交流放电再入飞行器热环境地面模拟研究

再入飞行器高速飞行过程中,其表面受到强烈的气动加热作用,所产生的复杂高温气体环境会破坏飞行器材料,影响飞行器结构的可靠性.因此,基于地面装置实现高速飞行器再入过程中表面热环境的模拟,对于再入飞行器的热防护测试具有十分重要的意义.文章基于数值模拟,分析了工作气压的变化对等离子体中非平衡能量输运过程以及等离子体气体温度等参数的影响规律,提出了通过改变工作气压来调节等离子体冲击壁面的热流密度的方法.基于此,首先以表面热流密度和加热时间与真实飞行条件下一致为原则,基于六相交流电弧放电等离子体实验平台,产生了大体积、高气体温度,且壁面热流密度可调的等离子体电弧射流.然后,对采用酚醛浸渍基碳热防护材料的烧蚀体进行了地面烧蚀实验,在壁面热流密度为1.07~3.95 MW/m2范围内获得了与文献报道吻合较好的实验结果,初步验证了该方法的可行性.对高速再入飞行器典型部件进行了烧蚀实验,在壁面最高热流密度为5 MW/m2的实验条件下,获得了与空间飞行实验吻合良好的地面模拟实验结果.这表明在不采用高成本风洞的前提下,本论文所提出的地面模拟实验方法可在一定程度上模拟飞行器再入过程中的表面热环境.

地面飞行模拟器动力学建模与应用研究

地面飞行模拟器的训练效果主要取决于动力学建模的逼真度和满足正常/特殊情况飞行任务的程度。首先,分析了影响飞机动力学特性和飞行员操作各个因素的相互关系,旨在从任务飞行、故障飞行和特殊环境条件飞行三方面拓展地面飞行模拟器的模拟能力;其次,进行了飞机空中编队、方向舵故障、雨中飞行以及非线性起落架减振支柱的仿真。研究结果表明,拓展地面飞行模拟器的应用范围是实际飞行的需要且技术可行,关注细节的部件建模更是提高地面飞行模拟器逼真度和可信度的关键。

现代飞行模拟的进展

地面飞行模拟和空中飞行模拟是现代飞行模拟不可缺少的两个方面。文章旨在对现代飞行模拟的进展进行综述和分析,并对其未来发展趋势做出展望,希望对我国的模拟器研制、航空科学研究及飞行实践活动有所启示和指导。

一种收放后缘襟翼的瞬态补偿方法

本文研究了飞机收起/放下后缘襟翼产生瞬态的原因,提出了一种根据后缘襟翼偏度信号同步偏转平尾的瞬态补偿方法,进行了六自由度仿真分析,并邀请飞行员进行了地面飞行模拟试验。仿真分析和试验验证结果表明,该方法可有效减小收放后缘襟翼的瞬态。

大型运输机超低空空投拉平阶段轨迹控制

大型运输机超低空空投精度控制的研究中,超低空空投拉平阶段是强耦合性、强非线性的一个过程,若操纵不当,系统产生震荡,极易引发PIO问题。为解决超低空空投拉平阶段由舵机速率限制引起的非线性PIO问题,首次采用了带反馈和旁通FWB(Feedback-with-Bypass)抑制器进行抑制。在建立非线性人机闭环系统模型基础之上,采用阶跃、离散俯仰和正弦跟踪任务在时域内对PIO抑制效能进行了研究,分析了FWB抑制器时域特性及其相位补偿能力。最后,基于"matlab/simulink—多轴变稳大型运输机地面飞行模拟器"进行验证,结果表明:FWB抑制器对空投拉平阶段轨迹能进行有效控制,能达到抑制PIO效果,显著改善飞机飞行品质。

反馈结构RLF补偿器在抑制Ⅱ型PIO中的应用研究

现代电传飞行控制系统中由于作动器速率饱和产生的突然的附加相位滞后以及系统操纵增益的降低,是触发Ⅱ型PIO的主要原因,对此通常采用相位补偿的方法进行抑制。为研究补偿器的抑制效能,建立了非线性的人机闭环系统模型。在分析基于反馈结构的RLF补偿器频域特性及其相位补偿能力的基础上,采用离散俯仰跟踪任务与正弦跟踪任务在时域内仿真研究了补偿器对Ⅱ型PIO的抑制效能。仿真结果表明,RLF补偿器可以有效抑制Ⅱ型PIO,经地面飞行模拟器进一步验证,表明补偿器明显改善了飞机飞行品质,可以用于Ⅱ型PIO的抑制。