飞行结冰后复杂系统动力学仿真与风险评估

综合考虑结冰后气动参数的变化和驾驶员动态特性,建立了结冰后人-机-环复杂系统非线性动力学仿真模型,仿真出结冰后迎角、俯仰角和俯仰角速度的变化趋势。提出了结冰恶化速率因子的概念,以迎角为临界参数,提出了通过冰型、结冰强度来判断失速的方法,提出了综合评估飞机在某一航段结冰后飞行风险的思路和对防冰系统最大允许故障率进行计算的方法,最后给出算例验证了该方法的实用性。     

伸缩翼飞机变形飞行的建模与滑模变增益控制

研究了伸缩翼飞机变形飞行过程的动力学建模与鲁棒控制问题,以分析机翼变形对飞机性能的影响机理,并实现机翼变形时的平稳飞行。首先通过气动仿真分析构建了伸缩翼飞机气动参数与机翼变形的关联函数,进而建立了变形飞行的动力学模型。在此基础上提出了一种新的滑模变增益控制(sliding mode gain scheduled control,SMGSC)策略,更好地保证闭环系统的全局稳定和鲁棒性能。仿真结果表明,机翼伸缩能直接改变飞机的气动特性和运动模态;SMGSC能更好地保持伸缩翼飞机变形飞行时的状态稳定,并消除复合干扰的影响;伸缩翼飞机通过机翼变形可以减少50%的燃油消耗实现同样的飞行任务,具有重要的性能优势。     

结冰条件下飞机全包线模态特性分析方法

针对飞机带冰飞行时全包线范围内飞行品质评估问题, 提出一种结合自适应拟配初值计算与时域等效系统拟配对整个包线内的典型模态参数快速计算方法。建立了典型的人-机-环系统模型, 通过数值仿真得到飞机对于方向舵倍脉冲操纵的响应数据, 在分析时域响应数据特征的基础上, 提出自适应计算横航向等效系统拟配初值的方法, 解决了拟配初值的敏感性问题。运用时域等效系统拟配法, 分别获取了某型飞机干净构型及不同结冰严重程度时, 整个包线范围内横航向模态参数特性, 进而从整体的角度量化了结冰对飞机飞行品质的影响。仿真结果表明，所提方法在全包线范围内具有较好的适应性，为快速分析飞行器纵横向典型模态特性提供了新的思路，具有较好的工程应用前景。     

结冰条件下人机环复杂系统分布式仿真方法

飞机结冰严重影响飞行安全,基于人机环的飞行仿真是研究结冰飞行动力学特性与飞行安全的重要手段。针对复杂飞行仿真系统对实时性要求较高的特点,分析了反射内存网的组网构建方法与实时性工作方式,改进了结冰气动导数模型,开发了包括外部环境、气动力计算、风险评估与边界保护等7个网络节点的分布式仿真系统,为结冰飞行事故重现和飞行控制律验证提供了可靠的平台。提出了基于人机环实时仿真的飞行安全分析方法,包括结冰条件下飞行安全窗和基于相平面的稳定域,对提高驾驶员的情景感知能力,保障飞行安全具有参考价值。     

航空人-机复杂系统极值风险评估稳定性分析

针对航空人-机复杂系统极值风险评估中存在不确定性、难于验证的理论问题,建立了综合考虑“物理特性”、“随机性”和“非线性”的驾驶员-飞机系统和故障数学模型,通过大量仿真数据分析样本数量、评估次数以及优化算法选取对评估稳定性的影响。为提高极值分布中样本数据序列的拟合精度,针对综合评估模型提出一种随机自适应进化粒子群算法（random adaptive evolutionary particle swarm optimization,RAE-PSO）算法,实现了收敛速度和拟合精度的提高。提出了提高航空人-机系统风险评估稳定性、降低评估误差的方法步骤,并通过案例验证了方法的有效性。     

基于极值理论的飞控系统故障后风险定量评估

研究了基于极值理论(EVT)的低频高危事件定量评估方法. 构建了考虑驾驶员响应的飞控系统故障后评估模型, 介绍了角速率传感器故障后极值样本的获取方法. 利用非线性优化模型对极值理论中常用的线性模型进行了改进, 针对极值样本分布模型中参数的辨识, 对比了几种优化算法对文中评估模型的适用性. 采用四种优化算法对模型参数进行了对比辨识以寻求飞行风险条件概率最优解,得出了自适应粒子群算法对文中评估模型适应度最高的结论. 最后将传感器故障风险概率加入有驾驶员响应环节的马尔科夫过程模型对飞控系统风险概率进行动态定量评估. 其最终结果可为定量评估某型机操纵系统的动态可靠性提供理论依据.     

基于等效平均探测宽度的航空磁探潜搜索概率评估模型

综合考虑目标的散布特点以及航空磁探仪探测能力,推导了磁探仪应召搜索概率评估的解析模型。针对解析评估模型中探测宽度为战术设定值无法准确描述目标磁特性的变化对搜索概率影响的问题,提出了等效平均探测宽度模型。根据建立的航空磁探测相遇模型和检测模型,给出了等效平均探测宽度模型的求解算法。通过蒙特卡罗仿真实验验证了基于等效平均探测宽度搜索概率评估模型的有效性和可信性。不同目标航向和不同反潜机高度条件下的评估结果对比表明基于等效平均探测宽度搜索概率评估模型可以更加有效的评估目标磁特性变化对搜索概率的影响。     

基于机翼非水平转弯投弹攻击的综合飞行／火力控制系统的建模？…

在文献「２，３，４」基础上建立了机翼非水平转弯投弹火力控制模型和综合飞行／火力耦合控制器模型，在五自由度飞机方程和控制增稳模型条件下仿真综合飞行／火力控制系统，结果表明，该模型可以实现机翼非水平转弯投弹改击方式，并满足ＩＦＦＣ系统性能要求。     

基于机翼非水平转弯投弹攻击的综合飞行/火力控制系统的建模及仿真研究

在文献［２，３ ，４］ 基础上建立了机翼非水平转弯投弹火力控制模型和综合飞行／火力耦合控制器模型。在五自由度飞机方程和控制增稳模型条件下仿真综合飞行／ 火力控制（ＩＦＦＣ）系统，结果表明该模型可以实现机翼非水平转弯投弹攻击方式，并满足ＩＦＦＣ系统性能要求     

飞行模拟器训练的计算机智能评估

飞行模拟器是目前部队飞行员机型改装的重要手段,针对飞行模拟器改装训练的特点,提出了利用飞行模拟器的仿真数据,结合飞行训练大纲中评分标准和机种驾驶守则中的驾驶术,通过对其离散量化,建立各课目和练习的评估模型,实现飞行模拟器飞行训练质量的计算机智能评估.通过实际中应用,效果良好.     

飞机结冰包线保护对开环飞行性能影响与仿真

在所有的飞机失事事故中,由于飞机结冰造成的灾难是很重要的因素之一。为了解决飞机结冰后造成的飞机失速迎角减小以及飞行包线萎缩等安全隐患,通过引入结冰参数等,采用一种简化的飞机结冰模型的方法来仿真。仿真计算各种输入或者扰动下,结冰飞机纵向各项性能响应。通过在线计算结冰失速迎角,建立开环状态下飞机包线保护系统,实时反馈失速迎角告警信息以提醒飞行员操作,从而保证飞机飞行的安全。仿真计算表明,该方法行之有效,而且概念清晰,计算简便,可以在实验条件不足的情况下,为仿真研究提供一种良好的方法。

Abstract：

In-flight icing is one of the most important factors for all of the aircraft accident.A brief method was utilized to simulate the aeroplane iced in order to solve the problem which was caused by ice,such as low stall of angle of attack and flight envelope atrophy.All the longitudinal dynamic of aircraft could be got in different input.Ice aircraft envelope protection could provide the pilot with enough time to avoid icing related accidents by calculating the stall limits of angle of attack online.The result of simulation can show that the system is working effectively,furthermore its method is simple and concept is obvious.It provides a good way for simulation research,especially in the condition of experiment lacking.     

结冰对飞机飞行动力学特性影响的仿真研究

采用一种计算飞机结冰后气动系数和气动导数的工程方法,引入几个结冰参数,建立结冰后飞机飞行动力学模型。根据这些参数计算了飞机结冰后阻力系数以及典型气动导数的变化,并计算了结冰前后飞机的飞行包线;同时对结冰前后飞机的纵向、横侧动稳定性以及升降舵、副翼和方向舵阶跃操纵响应进行仿真计算。这种方法除了简单、物理概念明显、耗费少之外,采取将外界结冰条件与飞机本体分开处理的思路,具有广泛的适应性。结冰参数值随时间变化,可为实时监控结冰影响提供数据。     

基于Simulink的子导弹全弹道仿真

在MATLAB／Simulink环境下，针对子导弹武器系统，应用全弹道建模方法开发了包括运动学与动力学模块、制导与控制系统模块，弹目相对运动模块等组成的仿真系统数学模型，进行了全弹道数字仿真。仿真实验表明，该仿真系统较好的模拟了子导弹的飞行弹道，为子导弹武器系统的开发研制提供了必要的仿真工具。     

无人直升机欠驱动飞行控制系统设计与仿真

针对无人直升机欠驱动特性,采用多回路反馈方法设计飞行控制系统。为实现内回路的姿态解耦,探讨了对角矩阵法、模型逆及不完全状态反馈三种控制律的设计,并运用极点配置对不完全状态反馈方法进行了补充,提高了控制系统的动态响应特性。飞行轨迹的跟踪则通过外回路来实现。在MATLAB环境下建立了仿真模型,并验证了飞行控制系统设计的有效性。     

超机动飞行自抗扰控制律设计与仿真

提出了一种利用自抗扰控制器算法设计超机动飞行控制系统的新方法。根据自抗扰控制器可以动态补偿系统模型扰动和外扰的特点,在超机动飞行快回路和慢回路中引入自抗扰控制器,实现了快变量和慢变量的动态解耦控制。直接针对飞机超机动飞行条件下的强耦合、强非线性模型进行控制律设计,符合超机动飞行控制的非线性、模型摄动大、模型不精确等特点,在很大的包线范围内不需要改变控制器的结构和参数,简化了设计过程。大包线范围内的大迎角机动仿真结果表明,系统具有良好的动态和稳态性能,控制器具有很强的鲁棒性,为解决超机动飞行控制问题提供了一种新的途径。     

空空导弹飞控软件实时仿真系统研究

飞控软件仿真技术已经成为现代化数字空空导弹研制的关键,如何对飞控软件进行验证是空空导弹研制的重点。分析了空空导弹飞控软件实时仿真系统实现的关键技术,建立Windows XP RTX实时操作系统平台和DSP嵌入式飞控软件调试系统,利用双口RAM实现数据交互,并采用外部硬件中断源协调各功能模块。以此为基础,设计了一套飞控软件仿真系统,联调测试表明,该仿真系统很好地解决了飞控软件的动态实时仿真问题。     

一种基于光纤网络实时飞行仿真系统

提出了一种基于广播内存光纤网的分布式无人机实时飞行仿真系统,通过对系统数据交换网络和功能节点的设计克服了一般的网络环境中存在通信延迟和有限带宽等缺点,使系统实时性和扩展能力都得到保证。系统按照节点功能分为无人机动力学、运动学特性仿真,传感器的仿真,实时仿真飞行数据、飞行轨迹、三维视景显示与数据记录和遥控/遥测与地面检测等部分。半物理实时飞行试验结果表明系统设计正确,满足新型无人飞行器飞行控制系统的内、外回路动态控制功能和性能测试与验证要求。