面向ADS-33F品质规范设计的多响应类型切换控制研究

传统直升机多采用单一的响应类型,难以满足驾驶员操纵需求。试飞经验表明,多响应类型切换控制可以显著提升飞行性能并减缓驾驶员操纵负荷。本文针对某型有人直升机,结合最新版本的美军直升机飞行品质规范(Aeronautical Design Standard-33F,ADS-33F),研究基于六种响应类型的切换控制策略。各种控制策略的仿真结果表明,相应被控状态量可以按规范要求跟随指令信号,控制策略结合应用场景的仿真结果表明,所设计的控制系统可以显著减少操纵量,从而验证结论:设计的直升机多响应类型切换控制满足ADS-33F规定的响应要求,能显著提升飞行性能及驾驶员感受;响应收敛迅速,且能保证飞行安全和控制精度。

微小型无人直升机协调转弯的控制和实现

针对微小型无人直升机（ MUH）协调转弯的问题,提出了控制策略和实施方案。首先在MUH数学模型的基础上,建立了MUH的状态方程,灰箱辨识得到其参数；然后分析了协调转弯的工作原理,并以无人直升机的军标ADS-33E-PRF作为参考,利用Matlab sisotool工具箱设计了协调转弯控制器,反复调整参数使其满足军标的level1标准；最后基于该对象和设计的控制器,在3~6m/s的风速下,进行了实物飞行实验。实际飞行结果表明：协调转弯控制姿态稳定,速度误差在±0.5 m/s以内,高度保持相对稳定,误差在±1.2 m以内,水平曲线近似一个圆,XY位置误差在8%以内。结果验证了所设计的协调转弯控制器可靠,工程上能实现,具备良好的鲁棒性和动态性能。

基于模糊平滑切换的直升机飞行控制与仿真

研究了直升机前飞状态下的模糊平滑切换控制方法和仿真验证问题。首先,在不同的平衡点,对直升机模型进行线性化,得到线性子模型集。再针对每个子模型,设计了基于遗传算法的H∞控制器。然后采用模糊平滑切换策略设计了全局控制器。最后对设计得到的直升机飞行控制系统进行了仿真。仿真结果表明,所设计的直升机飞行控制系统实现了前飞状态下不同速度的飞行控制,保证了控制过程的平滑性,达到了ADS-33D操纵品质水平1的要求。

电传直升机总距高度响应分析

电传直升机总距高度响应特性是直升机飞行试验的重要内容。通过飞行试验及数值仿真,给出了不同辨识方法、大气环境、离地高度下电传直升机高度响应特性的评价结果,并对影响电传直升机总距高度响应结果的因素进行了具体的分析,对指导电传直升机飞行试验具有重要意义。

直升机ACAH响应类型及飞行品质分析

以实际飞行数据为基础,对ACAH响应类型进行建模及验证,对模型中不同气动参数下ACAH的响应曲线特征以及飞行品质进行了仿真分析,明确了M_(Wy)、M_q及M_θ对ACAH响应曲线特征以及该响应类型下直升机飞行品质的影响,对指导直升机ACAH响应类型的设计和考核具有重要意义。

电传直升机速率控制/航向保持响应类型验证试飞技术研究

描述了ADS-33E中速率控制/航向保持(RCDH)响应类型的相关规范要求,对航向速率指令类型的实现进行了仿真和分析,提出了电传直升机RCDH响应类型验证试飞方法,并将该方法成功应用于某型电传直升机RCDH响应类型验证试飞中,给出了RCDH响应类型验证以及该响应类型下悬停中等幅度航向变化试飞结果及分析。试验结果表明,该方法适用于电传直升机RCDH响应类型的验证。

直升机横向TRC响应类型及飞行品质仿真分析

结合直升机实际飞行试验数据,对某型中央操纵杆、ACAH响应类型直升机进行建模及验证,并以该试验机为基础设计满足ADS-33E美国军用旋翼飞行器飞行品质规范要求的平移速率(TRC)响应类型,对直升机不同设计参数及气动参数下的TRC响应类型特征及稳定性进行了仿真分析,对指导直升机TRC响应类型的设计及考核具有重要意义。

直升机滚转侧滑耦合的响应分析

滚转侧滑耦合是直升机飞行品质试验的重要内容。结合某型直升机的飞行试验,通过参数辨识及数值仿真,给出了不同气动参数下直升机滚转侧滑耦合响应结果,并对气动参数对直升机滚转侧滑耦合及飞行品质的影响规律进行了分析总结,对后续直升机品质试飞有着重要意义。

一种图形化多回路直升机控制律鲁棒选参方法

直升机基于姿态和速率反馈的内回路控制律设计可以归为典型的多回路控制律选参问题。提出了一种图形化多回路控制律鲁棒选参方法,将针对闭环系统的指标要求直接映射到增益参数平面,从而以直观的形式实现面向ADS-33E品质规范的控制律鲁棒参数设计。该算法可普遍应用于多回路控制律选参问题的求解,对SR-61悬停模态控制律设计的算例显示了它的直观和有效。该方法已应用于型号设计中,取得了较好的效果。

等效模型电传直升机预估飞行品质试飞方法

为解决实际飞行试验中预估飞行品质试飞结果准确性的问题,结合某型电传直升机的飞行试验,对电传直升机人机耦合条件下的飞行品质影响因素进行研究。通过模型辨识及数值分析,提出基于等效模型的电传直升机预估飞行品质科目试飞方法。通过飞行试验证明该方法可准确快捷获得理想试验条件下的预估飞行品质指标,能够有效提高电传直升机飞行品质的试飞效率,对后续直升机飞行品质试飞有参考意义。

直升机姿态指令/姿态保持响应类型试飞验证技术研究

对直升机ACAH响应类型和RATE响应类型进行了分析比较,对ADS-33E中的直升机ACAH响应类型验证要求进行了分析研究,说明了ACAH响应类型在不良目视环境下使用的较强稳定性,给出了ACAH响应类型的试飞方法及某型直升机ACAH响应类型验证的试飞评定结果和分析。试验结果表明,该方法适用于直升机ACAH响应类型的验证。

军用直升机飞行品质规范发展与展望

本文主要介绍了美国直升机飞行品质规范ADS-33及军用直升机飞行品质规范GJB902的发展历程和使用情况,分析了ADS-33的技术特点,并结合国内外直升机试飞研究和应用方面的经验指出了ADS-33E部分条款存在的问题,提出了国内军用直升机飞行品质规范的修订建议和发展方向。本文的研究结果可为我国军用直升机飞行品质规范的修订与发展提供参考。

基于频域的驾驶员操纵负荷评估方法

为进一步增强直升机飞行品质中的主观负荷评价的准确性和可靠性,建立一种可用于描述飞行员工作负荷的客观指标,采用时频分析的方法,建立了基于频域的驾驶员操纵负荷三维尺度模型,并通过飞行试验对模型的量化结果进行了对比。通过量化三维尺度模型可以对驾驶员操纵负荷的主观评价提供数据支撑,辅助飞行员进行飞行品质的评价。

电传直升机俯仰姿态敏捷响应分析

针对影响电传直升机姿态敏捷特性的主要因素进行分析。基于电传直升机的模型辨识及Simulink建模仿真,给出不同的操纵输入及控制律参数下电传直升机姿态敏捷响应曲线及变化规律。根据数值仿真分析结果给出了改进控制律对电传直升机姿态敏捷特性的影响,对电传直升机飞行品质的研究和考核具有重要的意义。

武装直升机中等幅度姿态敏捷试飞方法研究

姿态敏捷性是反映武装直升机机动能力的一项重要指标。通过对中等幅度下的姿态敏捷性的试飞原理的分析,得到其与操纵功效之间的区别。对于不同的响应类型,给出了对应的试飞操纵输入方法。最后,依据ADS-33E对某型武装直升机的仿真数据进行了分析。

面向倾转旋翼机的TRC响应类型控制律设计

倾转旋翼机操纵的复杂性对其任务能力提出了较高要求,而设计响应类型可以大幅提高其任务执行能力,减轻飞行员操纵负担。本文设计了倾转旋翼机在直升机模式下的平移速率指令(TRC)响应类型控制律并进行了飞行品质的仿真验证。首先,建立了基于机理法的倾转旋翼机非线性飞行动力学模型,并进行了线性化处理;其次,根据有人直升机飞行品质要求,设计了直升机模式下的TRC响应类型控制律;最后,进行了飞行品质的仿真验证。仿真结果表明,设计的TRC响应类型满足相关品质规范要求,飞行品质达到等级1。通过本文研究,能够显著改善倾转旋翼机在悬停/低速飞行状态下的操纵品质和精确机动能力,减轻飞行员操纵负荷,提升任务执行能力,满足倾转旋翼机近地低速机动飞行需求。

科曼奇直升机主自动飞控系统的设计和驾驶评估

本文介绍了PAH－66科曼奇侦察／攻击直升机自动飞控系统（AFCS）的设计和驾驶评估。1991年11月至1992年2月，采用动态模拟器通过预定的驾驶接受性试验，对RAH－6科曼奇控制规律进行评估。本文还介绍了设计要求、控制律说明以及依据ADS－33收集的操纵品质数据。