基于深度强化学习的尾旋改出技术

本文搭建了飞机仿真环境,基于近端策略优化(PPO)算法建立了尾旋改出算法测试模型,设计了基准版单阶段、基准版双阶段、加深版单阶段、加深版双阶段四种网络结构,用于探究网络结构和改出阶段对尾旋改出效果的影响,设置了鲁棒性测试试验,从时延、误差和高度等方面进行了算法测试和结果分析。

民用飞机反尾旋研究与尾旋风洞试验

为了研究某民用飞机A采用舵面组合偏转法的尾旋改出特性,对大攻角静态测力试验结果进行了详细分析,并利用美国NASA兰利研究中心所研发的TDPF～[(I_x-I_y)/mb^2]判据法对飞机的尾旋改出特性进行了评判。通过尾旋风洞试验对采用舵面组合偏转法飞机尾旋改出特性进行了试验验证,试验结果表明反舵推杆法对常规布局运输飞机改出尾旋效果最佳。此外,为了提高飞机的试飞安全,需要加装反尾旋伞系统,而研制一款合适的反尾旋伞对保证飞机试飞安全是至关重要的。通过使用国际上公开的研制反尾旋伞资料中所提供的方法研制了不同面积大小,不同伞绳长度的反尾旋伞,并通过尾旋风洞试验检验了这些反尾旋伞的效果。结果显示:随着反尾旋伞面积的增大,改出效果越好;中等反尾旋伞伞绳长度改出尾旋效果最佳。

Φ5m立式风洞尾旋试验技术

中国空气动力研究与发展中心于2005年建成了Φ5m立式风洞。该风洞的主要功能是开展飞机自由尾旋风洞实验研究。因此,飞机尾旋试验研究与风洞建设同步进行,并于Φ5m立式风洞建成时就进行了一期民机的自由尾旋试验。笔者着重介绍了本期飞机自由尾旋试验的试验方法、试验设备、图像采集与处理、动力相似模型设计以及飞机尾旋特性分析。通过LE-500飞机中俄自由尾旋对比试验结果分析表明:两座立式风洞中的同一飞机模型的尾旋试验结果具有较好的一致性,中国空气动力研究与发展中心Φ5m立式风洞具备了开展飞机自由尾旋试验研究的能力。

飞机反尾旋伞系统设计准则

简要介绍了反尾旋伞系统的工作原理、构成和分类。在综合国内外研制与试验经验的基础上 ,详细讨论了有关反尾旋伞系统的设计准则 ,主要包括系统的一般要求、伞选择、开伞、抛伞、系统控制、伞载荷与结构载荷确定等。最后 。

小型民用正常类飞机尾旋特性试飞技术研究

简要介绍了按照CCAR-23部进行合格审定正常类飞机对尾旋试飞的要求,对小型民用飞机尾旋特性试飞方法进行了研究,结合具体型号进行了飞行试验验证,给出了该飞机的尾旋试飞结果。结果证明,该试飞技术适用于小型民用飞机型号合格审定尾旋试飞。

预测飞机稳定尾旋的解析法和图像法

尾旋是飞机的极限飞行状态,此一状态极易造成机毁人亡。由于尾旋试飞有极大的风险性,所以在试飞前要进行足够的安全论证,包括理论分析和风洞试验,一般采用两者相结合的方式进行。介绍了解析法和图像法两类方法来研究飞机的稳定尾旋。

大型民用飞机模型Ф5m立式风洞尾旋特性试验研究

为了研究某常规布局(大展弦比、后掠翼、翼吊式发动机)大型民用飞机的尾旋特性,制作了一个满足动力相似准则的无动力缩比模型,在Ф5m立式(尾旋)风洞中首次进行了大型民用飞机模型在不同构型、不同重心位置、不同重量、模拟不同飞行高度条件下的尾旋研究试验。试验结果表明,这架飞机的尾旋特性良好,模型在尾旋运动中比较稳定,旋转方向不发生改变,且旋转速度较慢。采用反舵(到底)推杆(到底)法可以满足所有状态下的尾旋改出,模型最快能够在不超过1/2圈或1s中改出。此种改出方法操作简便,是一种适合于大型民用飞机的尾旋改出方法。通过反尾旋伞试验确定了最佳的反尾旋伞参数。

大型民用飞机尾旋运动的系统辨识研究

为了研究某常规布局大型民用飞机的尾旋特性,首次利用一个满足动力相似的缩比模型在Ф5m尾旋风洞中进行研究试验,利用机载传感器所采集的模型运动参数来研判飞机模型的尾旋特性。目前,对于此类飞机模型尾旋运动中所承受的气动力矩研究还十分缺乏,以飞机模型尾旋试验结果为基础,采用飞机六自由度运动学方程来还原模型在尾旋运动中所承受的气动力矩系数,同时利用常规风洞测力试验结果来检验所还原的气动力矩系数的可靠性。进一步采用多元高次方程对模型尾旋运动进行了系统辨识研究,建立了能辨识飞机在尾旋运动条件下的气动力矩系数的数学模型,成功的辨识了重要的气动力系数的导数(C_(mα),C_(mδe),C_(mq),C_(nβ),C_(nδr),C_(nr),C_(lβ),C_(lδr),C_(lp)),与相关参考值比较显示其结果具有较高的可信度。

JL8飞机失速尾旋飞行试验研究

叙述了 JL8飞机失速尾旋试飞状态、试飞方法和试飞结果。试飞结果表明 ,JL8飞机具有良好的大迎角特性及低速和高速失速特性。其正飞尾旋获得了三种模态 ,即“落叶飘”型非定常尾旋、非定常陡振荡尾旋和左均匀平尾旋 ;倒飞尾旋呈不稳定型态。而且各种尾旋都能成功地改出。另外 ,还评价了误操纵对失速和尾旋的影响。可供飞机大迎角和失速、尾旋特性研究人员参考。

发动机内部流量对飞机尾旋特性的影响研究

为了研究某型民用飞机的高涵道比发动机不同内部流量对飞机尾旋特性的影响,首次通过在飞机自由尾旋模型的发房内部添加能模拟不同通气流量的堵块,在尾旋风洞中进行自由尾旋试验和改出试验。通过试验发现,添加模拟不同发房通气流量堵块对模型尾旋中的攻角和偏航角速率没有明显的影响,对尾旋改出特性也没有本质的影响;但对模型在尾旋中的滚转角速率和侧滑角有影响,随着通气量的减小和阻塞效应的增大,滚转角速率和侧滑角随时间记录数据的振幅也在增加。而左右发房通气量的不对称对飞机模型的尾旋特性有明显的影响。

民用飞机尾旋特性预测与尾旋风洞试验验证

通过查阅资料,收集在不同试验技术条件下研究所获得的不同固定翼飞机的尾旋特性数据,进行分析和比较获得了一些有意义的经验性结论。选取了几架在布局上与飞机A最为相似的飞机进行了尾旋特性的初步预测,并进一步利用飞机在完全发展尾旋条件下的力矩平衡原理,结合作图法(交点法)预测了飞机A在完全发展稳定尾旋条件下的攻角(α)与无因次旋转角速度(λ)。最后利用一个动力相似缩比飞机模型在尾旋风洞中进行尾旋试验研究,所获得的试验结果也印证了上述预测方法的合理性。

立式风洞全视场尾旋姿态测量技术研究

尾旋运动是飞机的一种非正常的极限飞行状态,复杂并且危险,极易造成飞行事故。在立式风洞中开展尾旋实验是研究尾旋现象的主要技术手段之一,目的是为了获取实验过程中模型飞机的姿态角,用于对其尾旋特性进行分析。针对尾旋实验运动状态的特点,以及双目测量系统在以往实验应用中的缺陷,设计了一种全视场测量方案,并围绕其关键技术问题开展了研究,使用编码标记识别技术实现特征标记的自动识别,通过基于刚体的三维重建技术实现模型姿态的测量,采用基于共同基准平面的数据标定方法实现多视角姿态数据的有效融合。通过立式风洞尾旋实验验证了该技术的有效性及可靠性,实验结果曲线完整,图像利用率达到了95%,为尾旋运动特性分析提供了更加丰富的数据支撑。

一种基于双目视觉原理的飞机尾旋运动姿态测量方法

针对飞机尾旋运动研究中的姿态测量问题,提出一种基于双目立体视差原理的测量方法。通过两部相机拍摄图像的视差,恢复模型表面特征空间三维信息,由表面特征计算模型运动姿态。设计了一组有特定形状和严格尺寸的人工特征,具有识别正确率高、定位精确等特点。提供人工特征的设计方法。最后,分别给出旋转天平实验和风洞实验的实测数据,实测结果表明该方法测量准确,鲁棒性好,在立式风洞飞机模型尾旋运动测量的应用中十分有效。

某型飞机模型失速/尾旋飞行试验技术

根据某型飞机失速/尾旋飞行试验参数测试的需要,提出一种飞机模型自由飞失速/尾旋飞行试验的测试技术,该技术包含测量原理与方法、测试系统组成、具体的实施步骤和方法、数据处理流程以及测量精度的检查等。经过10多架次的飞行试验证明,该技术实用、安全,测量数据可靠、精度高,测量结果能够满足此型号飞机失速/尾旋飞行试验的要求,并可在同类飞行试验课题中推广应用。

基于计算机视觉的飞机尾旋运动姿态测量方法

针对飞机尾旋风洞试验模型姿态测量问题,提出了一种基于人工特征集的立体视觉测量方法。首先,设计出一组易于识别且匹配正确率高的人工特征集。该特征集对称分布在模型表面,以便于计算模型运动姿态。然后,通过立体视觉原理得到特征点的空间定位,进而求解模型姿态。最后,分析了特征集的不稳定性对计算结果带来的影响,提出了相应的解决方法。实验结果与分析表明,该测量方法具有较好的鲁棒性和测量精度。

基于立体视觉系统的风洞尾旋试验测量方法研究

尾旋是飞机在失速时的一种复杂而危险的非正常飞行状态;研究飞机尾旋及改出特性的常用方法是立式风洞尾旋试验,该方法具有费用低、周期短等优点;为解决试验中模型姿态的测量问题,采用两台CCD摄像机等设备构建了一套立体视觉测量系统,并通过开展空间直角坐标系转换和相关图像处理算法研究,获得飞机模型表面特征标记点的空间三维参数,实现了对尾旋模型的姿态测量;试验结果表明,该技术具有非接触,识别率高和使用灵活的特点,姿态角测量精度达到0.1°。

舵机速率饱和时的飞机尾旋改出控制

通过闭环控制进行飞机尾旋自动改出时,由于控制能量不足舵机速率饱和有可能引起振荡问题.本文基于反步法设计一种抗舵机速率饱和的尾旋自动改出控制方法.将飞机模型看做角度、角速度和舵机三层级联结构,首先利用反步法设计角度和角速度层控制律,然后在舵机层控制律根据舵机速率饱和限制约束控制量,同时通过Lyapunov函数保证闭环系统渐近稳定.对所得控制方法抗舵机速率饱和的效果进行了分析.以某现代歼击机模型为对象的仿真试验表明,该方法在舵机存在速率饱和的情况下控制效果明显优于传统动态逆方法与传统反步法.

J7L飞机大迎角/失速/尾旋试飞

介绍了 J7L飞机大迎角 /失速 /尾旋试飞的目的 ,简要说明了大迎角 /失速 /尾旋试飞前的预先研究工作 ,并结合具体的试飞结果曲线对 J7L飞机失速 /尾旋特性及改出方法进行了分析。结果表明 ,该方法可用于常规布局飞机的大迎角 /失速 /尾旋试飞 ,为新机试飞提供了有效的参考依据。

飞机尾旋三维测量试验的改进方法

飞机尾旋试验是研究飞机进入尾旋特征以及提出如何改出尾旋的方法。传统测量飞机尾旋运动姿态的实验自动化程度低、人工操作复杂费时,因此针对这些问题开发了一套基于特征点测量的改进方法。主要是基于机器视觉的三维测量原理,能动态测量飞机模型的三维特征点并计算出模型的各个姿态角度。在标记检测时采用了新的标记检测方法,提高了标记布局及图像识别的灵活度;姿态角的计算是根据坐标系转换而得到的。根据改进方法研制的系统操作简单、整个测量过程只需30min左右;并且数据有效率控制在90%以上;姿态角的精度控制在±1°以内。该系统在中国空气动力研究与发展中心立式风洞中的飞机自由尾旋实验中得到了很好的应用。

反尾旋伞动态仿真计算研究

简要介绍了研制与安装应急反尾旋伞系统对现代高机动飞机的大迎角特性试验研究的重要作用 ,特别是对失速 /过失速 /尾旋特性试验鉴定的必要性和重要性。介绍了反尾旋伞系统的工作原理 ,建立了反尾旋伞的数学模型 ,估算确定了反尾旋伞阻力面积 ,并对用反尾旋伞改出尾旋进行了动态仿真计算 ;同时 ,研究了不同尺寸反尾旋伞的尾旋改出效果。