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侧风湿滑条件飞机着陆滑跑姿态人机闭环动力学仿真分析

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：蔡靖牛玉发王岩李岳戴轩中国民航大学交通科学与工程学院民航机场智能建造与工业化工程技术研究中心 3. 江苏方洋建设投资有限公司

本文以民用客机A320为研究对象，利用Simulink建立了基于轮胎-湿滑道面相互作用的飞机着陆滑跑动力学模型，并基于该模型进行湿滑道面与侧风条件下的飞机滑跑人机闭环仿真。对不同积水厚度、不平衡摩阻以及侧风强度下的飞机着陆滑跑姿... 详细信息

本文以民用客机A320为研究对象，利用Simulink建立了基于轮胎-湿滑道面相互作用的飞机着陆滑跑动力学模型，并基于该模型进行湿滑道面与侧风条件下的飞机滑跑人机闭环仿真。对不同积水厚度、不平衡摩阻以及侧风强度下的飞机着陆滑跑姿态与偏航距离进行分析，得到以下结论：积水厚度对飞机的侧向操纵性影响较大，较大的积水厚度会导致偏航角的峰值与终值均增大，进而使偏航距离与滑跑距离均大幅增加；10mm及以上的道面积水会使飞机在着陆滑跑的后期产生滚转振荡，极大影响飞机的侧向稳定性；道面摩阻不平衡对偏出跑道事故的影响较大，最大偏航距离达到24.75m，飞机已然偏出跑道，这极大影响飞机着陆滑跑的安全性；侧风强度越大，驾驶员对飞机的姿态操纵效果越差；当侧风风速增加至13.9m/s，滚转角在滑跑的第7.7秒便超过6°的安全限值，此时飞机的发动机或者翼尖可能已经触地，随后其峰值达到了6.57°，但此侧风强度条件下的偏航距离未超过跑道半幅宽度，由此可见，侧风强度对飞机滚转角有着较大影响，并且其影响程度要远超其对偏航距离的影响。在湿滑跑道管理中应对水膜厚度给予严格的13mm禁止起降的管理，同时对于侧风也应小于13.9m/s。

关键词：湿滑道面侧风人机闭环偏出跑道飞机姿态

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人机闭环组合特性试验研究

飞行力学 1995年第1期13卷 62-68页

作者：汤钟西安飞行试验研究院

综合介绍ＢＷ－１变稳飞机测定人机闭环组合特性的试验方法，驾驶员评定方法及试验数据的分析内容。在ＢＷ－１变稳飞机试验中，用驾驶员的定性分析数据与仪器记录的定量分析数据结合起来综合权衡的方法测定人机闭环组合特性。

关键词：人机闭环飞行品质变稳飞机

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人机闭环特性试飞研究

飞行力学 2008年第6期26卷 73-75,83页

作者：贠正平王卫军杨翠霞张培田中国飞行试验研究院飞机所陕西西安710089

人机闭环特性是飞机飞行品质验证的一个重要组成部分。以某型飞机为例,在试飞中采用俯仰倍脉冲、俯仰阶跃和驾驶员纵向扫频验证了GJB8785C中的Gibson准则和驾驶员在回路中的准则,用粗略截获、精确跟踪、双机编队等飞行方法,通过驾驶员... 详细信息

人机闭环特性是飞机飞行品质验证的一个重要组成部分。以某型飞机为例,在试飞中采用俯仰倍脉冲、俯仰阶跃和驾驶员纵向扫频验证了GJB8785C中的Gibson准则和驾驶员在回路中的准则,用粗略截获、精确跟踪、双机编队等飞行方法,通过驾驶员评述和HQR评分系统,对现代军用飞机的人机闭环特性进行了验证和分析。

关键词：飞行品质人机闭环 Neal-Smith准则飞机飞机控制系统

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监控方式下的飞行指引系统人机闭环特性分析

弹箭与制导学报 2005年第S1期25卷 211-213页

作者：陈娅莉董新民空军工程大学工程学院陕西西安710038

目前,自动器的大量引入使越来越多的飞机操纵任务正在被转交给自动控制系统,这样就使驾驶员对飞机的运行的直接控制逐步演变成监视自动器的工作。文中初步分析了指引系统监控方式下的工作原理,建立了驾驶员模型,最后进行了人机闭环仿真。

关键词：监控方式飞行指引系统人机闭环

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侧杆负载特性及人机闭环模型研究

计算机仿真 2014年第1期31卷 76-80页

作者：黄耀王新民姚从潮张晓晨西北工业大学自动化学院陕西西安710129

在电传操作系统中,侧杆比中央驾驶杆在飞行员舒适度、驾驶舱空间利用和视觉感受上更有优势。侧杆负载参数的设计包括杆启动力,杆力-杆位移梯度和杆阻尼系数。为了从理论角度设计侧杆负载特性,通过分析侧杆的动态特性,运用最优化原则及... 详细信息

在电传操作系统中,侧杆比中央驾驶杆在飞行员舒适度、驾驶舱空间利用和视觉感受上更有优势。侧杆负载参数的设计包括杆启动力,杆力-杆位移梯度和杆阻尼系数。为了从理论角度设计侧杆负载特性,通过分析侧杆的动态特性,运用最优化原则及求解最优值的方法,得到最优侧杆负载参数的数学计算公式。通过建立驾驶员模型、侧杆人感系统、指令增益、前置滤波器、飞控系统与飞机模型五个环节,对侧杆人机闭环模型进行分析仿真,得到杆力和杆位移控制下的俯仰角和滚转角的跟踪曲线。结果表明,控制俯仰角时,杆位移控制比杆力控制效果好,控制滚转角时,杆位移控制与杆力控制的控制效果一致。

关键词：侧杆动态模型负载特性人机闭环

考虑“改善因子”的人机闭环故障诊断方法研究与应用

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大电机技术 2019年第5期 69-73页

作者：王永潭郭勇王树新王润鹏王振羽刘忠仁王冠峰国网新源控股有限公司北京100761 哈尔滨工业大学计算机学院哈尔滨150001 丰满大坝重建工程建设局吉林吉林132000 哈尔滨大电机研究所哈尔滨150040 哈尔滨电机厂有限责任公司哈尔滨150040

发电厂的电气设备具有较高的复杂性,不同的设备差异较大,出现故障时呈现出不同的特点,如何根据故障征兆快速准确找到故障原因变得更为困难。针对上述问题,设计了一套具有自学习功能的人机闭环的故障诊断方法。该方法将先验知识与设备故... 详细信息

发电厂的电气设备具有较高的复杂性,不同的设备差异较大,出现故障时呈现出不同的特点,如何根据故障征兆快速准确找到故障原因变得更为困难。针对上述问题,设计了一套具有自学习功能的人机闭环的故障诊断方法。该方法将先验知识与设备故障率相结合,在进行设备故障诊断时引入了“改善因子”的概念。通过人在回路的方式获取设备的维修信息来计算“改善因子”,在进行故障原因判断时,将先验知识、设备运行数据及“改善因子”相结合来确定故障原因,以提高故障诊断准确性。最后,通过实例验证本方法的有效性。该方法已经应用于某些发电厂发电设备的故障诊断中,实践证明该方法能够更为高效、准确的定位故障原因。

关键词：电站自学习故障诊断改善因子人机闭环

湿滑道面飞机偏出跑道姿态分析及防护措施研究

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湿滑道面飞机偏出跑道姿态分析及防护措施研究

作者：王岩中国民航大学

学位级别：硕士

湿滑道面是导致飞机偏出跑道的最主要影响因素,同时在恶劣的天气条件下,湿滑道面往往会伴随侧风等其他危险因素同时发生,当多风险因素耦合作用时很可能会对飞机滑跑姿态造成严重影响,从而导致偏出跑道事故的发生。那么怎样对飞机着陆滑... 详细信息

湿滑道面是导致飞机偏出跑道的最主要影响因素,同时在恶劣的天气条件下,湿滑道面往往会伴随侧风等其他危险因素同时发生,当多风险因素耦合作用时很可能会对飞机滑跑姿态造成严重影响,从而导致偏出跑道事故的发生。那么怎样对飞机着陆滑跑作出安全预警并降低飞机偏出跑道事故的危害,保障机上人员生命安全并减少经济损失,是亟需解决的问题。因此,本文将首先对飞机滑跑偏出跑道影响因素及受力情况进行分析,对飞机着陆滑跑气动特性进行数值仿真以及风洞试验,然后建立整机滑跑人机闭环动力学模型,对湿滑道面条件下飞机滑跑姿态及偏出规律进行多工况分析,最后对跑道侧端防护的拦截概率进行探析,为恶劣的道面状况及天气条件下飞机着陆滑跑安全性与防护提供参考依据,主要研究成果如下:(1)通过对事故案例的统计,分析了飞机着陆滑跑偏出跑道的影响因素,确定了湿滑道面、侧风以及机组因素是主要致因,并对飞机着陆滑跑受力情况进行了分析;(2)建立了飞机着陆滑跑气动特性数值仿真模型,对飞机在不同姿态、侧风风速下的气动特性进行分析并获得飞机气动参数,然后根据不同道面状况对飞机临界侧滑风速进行了分析;(3)结合数值仿真所获得的气动参数,建立了包含飞机机体、起落架及机轮等主要部件的飞机湿滑道面着陆滑跑动力学模型,并利用Simulink建立相应的仿真模型进行动力学仿真;(4)基于动力学模型对不同积水厚度、不平衡摩阻以及侧风强度下的飞机着陆滑跑姿态进行分析,得到飞机偏航角、偏航距离以及滚转角等指标,从而对飞机在湿滑道面上滑跑的安全性进行评价。(5)进一步分析了飞机的偏出规律,并在整机滑跑动力学模型的基础上建立了机轮-跑道侧端拦阻床相互作用动力学模型,运用蒙特卡洛方法进行大量仿真,对跑道侧端防护的拦截概率进行分析。

关键词：湿滑道面侧风飞机姿态人机闭环偏出跑道侧端防护

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飞行动力学系统一体化实时仿真技术研究

飞行力学 1995年第2期13卷 6-12页

作者：孙宝亭江志强北京航空航天大学

给出了一个工程研究型的飞行动力学特性一体化实时仿真软件包，验证了可行性。结果表明，该软件包具有一体化、多功能、通用性强、数学模型库较完备、易扩充开发、仿真精度和效率高、实时性较好、用户界面友好等特点，是一个多层次高效... 详细信息

给出了一个工程研究型的飞行动力学特性一体化实时仿真软件包，验证了可行性。结果表明，该软件包具有一体化、多功能、通用性强、数学模型库较完备、易扩充开发、仿真精度和效率高、实时性较好、用户界面友好等特点，是一个多层次高效率综合研究飞行动力学特性的仿真工具。仿真应用的研究结果，可用于飞机重装空投飞行特性之研究。为适应国内微机开展一体化仿真之需要，可在微机及微机为主控处理机的仿真器运行，对提高现有微机的实时仿真能力和效率具有实际意义。

关键词：非线性飞行动力学实时仿真仿真人机闭环

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GAP准则在驾驶员诱发振荡预测中的应用

火力与指挥控制 2012年第7期37卷 10-13页

作者：朱广东李颖晖李雪松徐浩军孟捷空军工程大学工程学院西安710038

随着高增益、全权限电传飞行控制系统在大型运输机和先进战斗机上的广泛应用,非线性驾驶员诱发震荡现象不断增加,已造成多起事故,严重影响飞行安全,运用GAP准则对驾驶员诱发振荡现象预测。需要建立舵机速率限制正弦输入/三角输出描述函... 详细信息

随着高增益、全权限电传飞行控制系统在大型运输机和先进战斗机上的广泛应用,非线性驾驶员诱发震荡现象不断增加,已造成多起事故,严重影响飞行安全,运用GAP准则对驾驶员诱发振荡现象预测。需要建立舵机速率限制正弦输入/三角输出描述函数模型和尼尔-史密斯驾驶员模型,运用描述函数法研究P IO的产生机理,介绍GAP准则的一般计算方法,最后运用GAP准则对某型飞机展开研究并进行仿真验证。结果表明:GAP准则物理计算高效、结果直观、意义明晰,可以有效预测P IO的发生。研究结果能为飞机飞行控制系统的设计提供重要的理论依据。

关键词：驾驶员诱发振荡飞行控制人机闭环舵机速率限制 GAP准则