副翼、升降舵和方向舵

只有滑翔机和某些轻型飞机是靠驾驶员拉动钢丝绳索来控制舵面的,如图所示,大多数的大型飞机舵面是通过打入管道的液压油的压力来控制的。某些现代飞机被称为电传操纵系统,如“空中客车”(Airbus)A320,它的舵面是由计算机系统控制。     

民用飞机电传飞控系统的工程应用

本文讲述了民用飞机飞控系统的发展变化,对电传飞行控制系统进行了重点介绍,同时分析了其相比传统机械飞控系统的优缺点。在以上基础上,对电传飞控系统在国外先进飞机上的应用情况进行了简要介绍,并进行了归纳总结,文章最后给出了电传飞控系统的发展方向。     

基于鲁棒微分器的飞机舵面振荡故障诊断算法

针对系统存在测量噪声的情况,研究了飞机舵面发生振荡故障的故障诊断算法。鉴于系统的输出对于控制输入故障具有一定程度的不敏感性,提出一种基于输入估计的故障检测方法。设计一阶鲁棒微分器,利用传感器测量到的液压舵机输出杆位置估计其杆速度,同时,利用微分器的输出对故障信号进行估计并分析故障估计值的收敛性。最后,分别针对"液态"振荡故障及"固态"振荡故障进行仿真验证。仿真结果证明了该方法的有效性。     

多路复用光传飞控系统半物理仿真研究

该文结合飞控系统信号特点 ,研究光传操纵系统时分复用及波分复用多路传输技术 ,并以舰载飞机着舰导引系统的地面半物理仿真为背景 ,进行光传飞控系统半物理仿真验证 ,并与电传系统比较。仿真结果表明 ,开发研制的多路复用光传系统均具有良好性能     

民用飞机舵面运动特性对飞行特性影响研究

针对舵面运动特性对现代电传民用飞机飞行特性及飞行安全的影响以及现阶段国内研究的局限性。 这里建立了飞机六自由度动力学模型、舵面运动动力学模型;依据飞机选定的舵机偏转速率限制速度、全机气动力特性、舵面铰链力矩特性,利用MATLAB/simulink工具以纵向操纵面升降舵为例,仿真研究了舵面动力学特性以及舵面动力学特性对飞行特性的影响。结果表明,不同操纵状态下,舵面运动特性差异很大,操纵频率高,舵面以及飞机的响应幅值减小,飞机响应相位滞后增加;过高的操纵频率,将会引入非线性因素,以及附加相位滞后。     

民机电传飞控计算机非相似余度体系结构研究

非相似余度设计是提高电传飞行控制系统安全性与任务可靠性的一种重要手段。本文分析了非相似余度技术在波音,空客系列飞机电传飞控计算机中的应用,结合适航安全性要求,给出了三种适合我国民机电传飞控计算机系统的非相似余度体系结构方案,为我国民机电传飞控计算机系统的进一步研究提供思路。     

基于强跟踪多模型估计器的作动器故障诊断

在多操纵舵面飞机的自修复飞控系统中,快速准确地获得作动器的故障信息至关重要。该文将多模型思想与强跟踪滤波器相结合,在多模型自适应估计方法的基础上,提出了一种基于强跟踪多模型自适应估计器的作动器故障诊断方法。该方法改进了多模型自适应估计方法的不足之处,具有较好的鲁棒性和较强的自适应能力。它适用于非线性系统,能在线快速地检测出故障,并能较准确地估计出故障的大小。通过对各种作动器故障的仿真,验证了该算法的有效性。     

飞机主动式余度作动舵面铰链力矩飞行测量方法

现代飞机舵面大多采用主动式余度作动系统。这种系统固有的力纷争现象,导致传统的基于原位载荷校准试验的飞机结构载荷测量方法,不再适用于现代飞机操纵舵面铰链力矩飞行测量。提出了一种基于离位载荷校准试验和原位载荷验证试验的飞机舵面铰链力矩测量方法,建立了相应的载荷测量模型,分析确定了铰链力矩测量精准度的影响因素,给出了可能引起的系统误差的验证和修正方法,形成了主动式余度作动舵面铰链力矩飞行测量流程。通过多型飞机舵面铰链力矩测量试飞,验证了该方法的可行性和有效性;提高了飞机舵面铰链力矩测量的精准度,为飞机舵面设计载荷验证与优化提供了可靠的实测载荷;得到了飞机舵面各作动机构的载荷分配,实现了飞机舵面作动系统力纷争的飞行监测,确保了飞行安全。     

执行器故障下临近空间飞行器容错控制重构

临近空间飞行器飞行条件复杂、气动环境恶劣，极易导致飞行器舵面出现故障，容错控制是保证飞行器安全运行的关键，对此提出了一种基于观测器-控制器的有限时间高精度容错控制重构策略．首先，为提高容错控制的精确性，在故障影响下飞行器姿态模型基础上，设计了双层快速自适应滑模观测器，实现对包含故障、干扰等在内的综合干扰有限时间估计，避免了传统自适应增益的过估计，从而有效提高观测器估计精度；进一步基于观测器估计值设计容错控制器，获得故障影响下的期望控制力矩，实现飞行姿态的有限时间容错控制．其次，针对故障时气动舵面实际提供的控制力矩难以满足期望值的问题，引入推力矢量喷管作为补充执行器．考虑故障舵面特性，采用基于二次规划的最优控制分配策略，将期望力矩合理分配到气动舵面及矢量喷管上，通过矢量喷管补偿故障舵面力矩损失，实现执行器故障下控制重构.最后，通过数值仿真验证了所设计观测器的优越性，并验证了所提出容错控制重构策略的有效性．     

舵面故障情况下推力矢量在飞艇中的应用研究

推力矢量控制技术是一种先进的推力控制方案,将其应用于飞艇的飞行控制,可以在飞艇低速气动舵面失效或者舵面故障等特殊情况下,辅助甚至替代舵面控制飞艇正常飞行。建立了考虑推力矢量的飞艇数学模型,增加了飞艇的控制余度,分析了飞艇常见的舵面故障形式,研究了推力矢量对飞艇舵面故障的补偿和重构。仿真结果表明,推力矢量可以在舵面故障情况下对飞艇进行有效的控制,提高飞艇飞行的安全性和可靠性。     

基于动态面backstepping控制的高超声速飞行器自适应故障补偿设计

针对带有冗余舵面的高超声速飞行器纵向模型,考虑舵面出现卡死故障情况下,分别设计了基于backstepping的高度容错控制器与基于动态逆的速度跟踪控制器.在运用backstepping自适应设计高度控制器时,采用动态面设计方法,引入一阶滤波器,避免了设计中对虚拟信号求导带来的复杂计算问题.针对舵面出现未知故障(不确定故障模式、大小、发生时间)的情况,设计容错控制器结构,给出实现故障补偿控制的匹配条件,根据Lyapunov稳定性理论设计的控制器参数自适应律保证系统的稳定性与指令跟踪性能.针对舵面出现卡死故障的情况,仿真对控制算法进行了验证,得到了较理想的控制效果.     

飞机抑制操纵舵面颤振的方法研究

飞机操纵面颤振是飞机颤振领域里最复杂的部分,在所发生的颤振事故中,操纵面颤振最为常见,但进行操纵面颤振分析,在模型简化、气功力计算等方面存在一定难度。本文结合某型飞机的研制过程,针对某型飞机在地面试验过程中出现主操纵舵面方向舵与其方向舵机械备份作动器舵面发生颤振现象,通过比较仿真结果和试验结果,提出几种解决方案,来抑制消除方向舵的耦合振荡。     

基于GO法的某型飞机电传操纵杆系统余度研究

飞机电传操纵杆系统是飞机电传操纵系统的前端,其可靠性直接影响飞机操稳特性和安全性.针对提高飞机电传操纵杆系统可靠性的问题,研究了基于GO法(goal-oriented methodology)的飞机电传操纵杆系统余度设计方法,提出了一种提高飞机电传操纵杆系统可靠性的GO分析设计方法,完成了具有多组件余度参数的飞机电传操纵杆系统GO图和GO运算,推导了可靠度计算公式,得出了高可靠性飞机电传操纵杆系统设计的相关理论,给出了GO法应用于飞机电传操纵杆系统余度设计的新思路.结果表明,基于GO法的飞机电传操纵杆系统余度分析设计方法计算精确,能快速得出优化余度设计,是一种可行的系统分析设计方法.     

后屈曲预压缩技术在飞机舵机系统中的应用

本文采用有限单元法建立了飞机舵机系统的刚柔耦合动力学模型,对舵机的负载输出特性进行了分析,同时利用Fluent软件对某翼型在低速下的气动参数进行仿真计算,并将计算结果导入舵机模型中,对舵机在特定马赫数下由舵偏角变化导致的负载力矩改变时的输出特性进行分析。结果表明,气动载荷的作用会减小舵机的静态输出能力,但轴向力的增加可以显著提高舵机系统的机电耦合效率,从而弥补当舵面发生较大转角时铰链力矩对舵机输出特性产生的负面影响,也进一步验证了该舵机系统完全可以满足小型飞机的应用需求。     

飞机舵面加载系统加载力矩精度研究

飞机舵面加载系统的加载力矩随舵面偏转角度呈非线性变化,本文对加载力矩的非线性变化进行理论研究,并提出了加载力矩计算的一种简化方法,并对加载力矩的简化计算精度进行研究,该方法在国内某型飞机的舵面加载系统应用中取得较好的效果。     

飞机舵面铰链力矩飞行实测技术研究

测量飞机舵面铰链力矩是飞行试验的一项重要任务。本文提出了通过测量传力关键件的载荷和利用传力关键件安装的空间位置来测量飞行中舵面铰链力矩的方法。以某型飞机为例,详细描述了如何利用该方法测量舵面铰链力矩的过程。这种方法对飞机舵面铰链力矩飞行实测有重要的参考价值。     

非对称结冰情形下飞机横航向系统稳定性分析方法研究

以单侧机翼除冰系统故障诱发机翼非对称结冰为背景,评价机翼非对称结冰对飞机横航向系统稳定性影响。首先构建非对称结冰情形的飞行横航向运动学模型,考虑添加舵机模型和飞机横航向增稳控制律;其次运用蒙特卡洛算法,以偏航角速度r、滚转角速度p以及侧滑角β划分系统状态计算点集,通过复杂动力学仿真获得稳定状态点集,运用连续推进算法,计算稳定状态点附近的稳定域边界,从而构建多参数耦合的横航向系统稳定域;最后对比分析了无冰和机翼非对称重度结冰两种情形下的稳定域。研究结果表明：机翼非对称结冰情形会导致飞机横航向系统稳定域偏离并萎缩,机翼非对称重度结冰情形下的稳定域萎缩78.65%,因此当机翼出现非对称结冰导致飞机偏离预定轨迹时,飞行员应避免粗暴操纵舵面,否则飞机容易跃出稳定域边界,诱发飞行事故。     

无舵面飞机变弯度机翼承载/变形一体化设计

为通过机翼弯度变化实现对无舵面飞机的控制、改善其气动性能,需要协调结构变形、力学承载和轻质设计三者之间的关系。针对传统机械驱动机构造价高、重量大和智能材料驱动机构承载能力弱的缺陷,通过承载/变形一体化设计方法,充分考虑机翼气动载荷的特点,协调配置机械驱动机构与智能材料驱动机构,结合拓扑优化设计,提出一种无舵面飞机变弯度机翼承载/变形一体化设计方案。结果表明,无舵面飞机可在不同飞行环境下改变机翼弯度以承受多种载荷条件,对提高飞机的飞行性能、飞行效率和适应飞行环境的能力具有积极意义。     

三发矢量动力无舵面飞翼的技术验证

随着现代飞机设计技术的进步,传统的飞机布局和设计方法已经不能满足对飞机性能多样化的需求。而目前普遍飞行器的姿态控制都是依靠飞行器的舵面来完成的,但是传统舵面会带来隐身性降低、结构重量大、检修维护繁琐等诸多问题。为了提高控制飞行姿态的效率,该文在参考国内外飞翼布局飞行器的基础上设计并制作一款三发矢量动力无舵面飞翼验证机,验证飞行器的矢量动力装置代替飞行器舵面的能力。随着航空技术的发展,矢量推进技术越来越受到各个国家的重视,矢量技术可以提升飞机的机动性,抗失速性能,而无尾飞翼布局同样也受到航空界的广泛关注。该文将无尾飞翼布局与矢量推进技术相结合提出完全无舵面飞翼的设想,简化飞机结构,优化了整机的气动设计与结构架设。随着技术的发展,搭载了矢量动力系统的智能化飞行器将有一定前景。     

基于低压脉冲反射法的飞机导线故障诊断与定位

针对飞机导线检查过程中出现的短路故障和断路故障不易诊断与定位的问题,提出基于低压脉冲反射的飞机导线故障诊断与定位方法。该方法通过发射低压脉冲参考信号,得到故障点的反射信号。利用小波包算法对反射信号去噪处理,从而减少外部电磁干扰对故障诊断系统的影响。采用自相关算法确定参考信号与反射信号的时间间隔,从而提高故障定位的准确度。实验结果表明该方法在故障检出率和准确率方面满足实际维修工作的需要。