飛行控制 翻轉(zhuǎn)課堂

1、飛行控制系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)課堂 目錄1、陣風(fēng)減緩與乘感控制1.1、陣風(fēng)減緩抑制1.2、乘感控制2、主動顫振抑制3、綜合控制系統(tǒng)4、飛行管理系統(tǒng)1、陣風(fēng)減緩與乘感控制1.1、陣風(fēng)減緩抑制 陣風(fēng)減緩是研究如何利用主動控制技術(shù)來減小陣風(fēng)干擾下可能引起的過載，從而達到減小機翼彎曲力矩和減輕結(jié)構(gòu)疲勞的目的。 1.1、陣風(fēng)減緩抑制1.1、陣風(fēng)減緩抑制陣風(fēng)減緩控制系統(tǒng)：開環(huán)控制、閉環(huán)控制。1.1、陣風(fēng)減緩抑制1.2、乘感控制1.2、乘感控制2、主動顫振抑制 實際的飛機是個彈性體，在飛行中空氣動力的作用下，機身、機翼將會產(chǎn)生彈性形變，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)氣動的彈性振動。在正常情況下，結(jié)構(gòu)阻尼及空氣阻尼能使彈性振動很快衰減，僅保持靜

2、態(tài)彈性形變。彈性形變的形式有彈性彎曲形變和彈性扭曲形變兩種。通常這兩種彈性形變的頻率和阻尼隨飛行速度的變化而變化，并不耦合。不管哪種彈性振動，其結(jié)果都是產(chǎn)生附加升力，并起阻尼作用。但是，隨著飛行速度的增加，兩種彈性振動的頻率將接近，并趨于相同，形成耦合效應(yīng)。當(dāng)兩種彈性振動的相位差為零時，各自產(chǎn)生阻尼，使形變衰減；當(dāng)相位差為90度時，則產(chǎn)生耦合激勵，在彎曲形變的結(jié)點處，扭曲形變最大，此時扭曲形變產(chǎn)生的附加升力與彎曲形變運動的方向一致，進一步增強了彎曲形變運動，進而產(chǎn)生諧振。2、主動顫振抑制 結(jié)構(gòu)氣動彈性振動引起的耦合使形變振動的幅度達到危險程度時，這種結(jié)構(gòu)氣動振動稱為顫振。使結(jié)構(gòu)氣動彈性體發(fā)生臨

3、界顫振的速度稱為臨界顫振速度。解決方法：常規(guī)方法、現(xiàn)代方法常規(guī)方法：將結(jié)構(gòu)加粗、加重、改變材料、增大剛度、改變外掛物的位置等，這將影響飛機的性能?，F(xiàn)代方法采用人工阻尼來實現(xiàn)顫振的主動抑制。即在機翼上安裝適當(dāng)?shù)牟倏v面，并協(xié)調(diào)偏轉(zhuǎn)這些操縱面產(chǎn)生氣動力，以抵消由于彈性振動產(chǎn)生的氣動力。2、主動顫振抑制2、主動顫振抑制其原理框圖：3、綜合控制系統(tǒng) 綜合控制是以各相對獨立或視為獨立的分系統(tǒng)組成的整個系統(tǒng)為對象，進行優(yōu)化設(shè)計，將原來孤立的但有關(guān)系的部分組成特定作用的整體，獲得比原孤立系統(tǒng)更好的性能。為達到上述綜合控制目的的系統(tǒng)稱為綜合控制系統(tǒng)。綜合控制系統(tǒng)有：綜合飛行/火力控制系統(tǒng)IFFC（Integra

4、ted Flight / Fire Control）、綜合飛行/推進控制系統(tǒng)IFPC（Integrated Flight / Propulsion Control）、綜合飛行/火力/推進控制系統(tǒng)IFFPC（Integrated Flight / Fire / Propulsion Control）和戰(zhàn)術(shù)任務(wù)飛行管理系統(tǒng)TMFM。它們都是主動控制技術(shù)發(fā)展的必然趨勢?；鹆C合控制系統(tǒng)IFFC： IFFC技術(shù)是美國在20世紀(jì)70年代中期提出的航空新技術(shù)。它以飛機的主動控制技術(shù)為基礎(chǔ)，通過飛行/火力耦合器將能解耦的飛行控制系統(tǒng)和火控系統(tǒng)綜合成一個閉環(huán)武器自動投放系統(tǒng)。 IFFC系統(tǒng)的工作原理是根據(jù)光電

5、跟蹤器、角跟蹤雷達及目標(biāo)狀態(tài)估計器提供的攻擊機與目標(biāo)的相對運動信息，以及攻擊機傳感器提供的自身狀態(tài)信息，火力控制系統(tǒng)精確預(yù)測目標(biāo)未來的位置，自動生成投放（或發(fā)射）點和達到投放（或發(fā)射）點前的飛行軌跡。所生成的攻擊機運動軌跡信號通過平顯為駕駛員提供操縱和狀態(tài)顯示，同時送入飛行/火力耦合器形成控制指令，輸入飛行控制系統(tǒng)，操縱飛機跟蹤目標(biāo)進行自動攻擊。由此，駕駛員只起監(jiān)控作用；也可由駕駛員按照平顯提供的飛行軌跡操縱飛機飛行，引導(dǎo)飛機到達武器投放點（或發(fā)射點），當(dāng)顯示飛機與投放（或發(fā)射）點重合時，即可自動（或由駕駛儀）投放武器。IFFC系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)圖 它由目標(biāo)與攻擊機的相對位置、運動信息監(jiān)測裝置、目

6、標(biāo)狀態(tài)估計器、飛行控制系統(tǒng)、火力控制系統(tǒng)、飛行/火力耦合器和超控耦合器等組成。其核心是具有飛行控制和火力控制規(guī)律的數(shù)字計算機?；鹆C合控制系統(tǒng)IFFC 目標(biāo)狀態(tài)估計器是IFFC系統(tǒng)的重要部分。它的作用是根據(jù)機載雷達提供的目標(biāo)信息和攻擊機自身傳感器提供的信息，精確地估計出目標(biāo)的位置、速度和加速度等目標(biāo)參數(shù)，解決攻擊機僅通過機載傳感器無法直接測量出目標(biāo)參數(shù)的問題。對目標(biāo)參數(shù)的估計精度直接取決于目標(biāo)狀態(tài)估計器的解算精度，影響武器投放的命中率。 綜合飛行/火力控制系統(tǒng)要求飛行控制系統(tǒng)的控制律具有去耦直接力和武器瞄準(zhǔn)特征的特定任務(wù)多模態(tài)控制律。如正常模態(tài)、空空射擊模態(tài)、空地射擊模態(tài)和空地轟炸模態(tài)。每種模

7、態(tài)又分標(biāo)準(zhǔn)控制和解耦控制?；鹆C合控制系統(tǒng)IFFC 正常模態(tài)適用于整個飛行包線，主要滿足飛機巡航、進場著陸和起飛時具有良好的操縱品質(zhì)要求；在空中編隊飛行和空中加油時，提供陣風(fēng)減緩和減輕駕駛員的工作負擔(dān)。 空空射擊模態(tài)和空地射擊模態(tài)要求對目標(biāo)截獲和準(zhǔn)確跟蹤時的快速機動，以及對武器線的精確控制，以滿足射擊精度要求。 空地轟炸模態(tài)要求飛機具有對速度向量的精確控制，以及可改善飛行軌跡的陣風(fēng)減緩和響應(yīng)，以利于轟炸瞄準(zhǔn)和可采用能提高飛機生存能力的有效控制策略。 所有的標(biāo)準(zhǔn)控制均采用直接力控制，以提高陣風(fēng)減緩能力和快速反應(yīng)能力。解耦控制有機身指向、直接力和平移三種方式供選擇。機身指向用于精確姿態(tài)控制；直接力

8、和平移控制均可用于飛行軌跡的精確控制。推進控制系統(tǒng)IFPC 綜合飛行/推進控制技術(shù)就是把飛機與推進系統(tǒng)綜合考慮，在整個飛行包線內(nèi)最大限度地滿足飛行任務(wù)的要求，以適應(yīng)推力管理，提高燃油效率和飛機的機動性，有效地處理飛機與推進系統(tǒng)之間的耦合影響，減輕駕駛員的負擔(dān)等，從而使系統(tǒng)達到整體性能優(yōu)化。 綜合飛行推進控制技術(shù)包含系統(tǒng)功能綜合和系統(tǒng)物理綜合。系統(tǒng)功能綜合是提高飛機武器系統(tǒng)整體性能的有效途徑，系統(tǒng)物理綜合可以改善系統(tǒng)的有效性和降低系統(tǒng)的全壽命費用。 系統(tǒng)功能綜合可以按不同的要求綜合。按綜合控制模式有失速裕度控制、快速推力調(diào)節(jié)、格斗、推力矢量、自動油門和性能尋優(yōu)控制等模式；按飛機使用和性能從任務(wù)段

9、分有短距起降、巡航、地形跟隨、威脅回避、空中格斗和對地攻擊等；按子系統(tǒng)綜合有進氣道/發(fā)動機、機體/進氣道、飛機/發(fā)動機和飛行/矢量噴管等綜合控制。推進控制系統(tǒng)IFPC 其中， 機動指令產(chǎn)生器的功能是把駕駛員指令或飛行管理提供的信息轉(zhuǎn)換為飛行指令，產(chǎn)生希望的飛機過渡過程響應(yīng)。控制器計算出跟蹤期望軌跡所需要的控制量，并對計算出的輸出反饋進行優(yōu)化?？刂七x擇器 輸出按一定控制邏輯構(gòu)成的執(zhí)行指令，使各氣動面、進氣道、發(fā)動機和尾噴管協(xié)調(diào)匹配，獲得最佳性能。4、飛行管理系統(tǒng) 飛行管理系統(tǒng)（FMS）是一個協(xié)助駕駛員完成從起飛到著陸各項任務(wù)的系統(tǒng)。它可管理、監(jiān)控和自動操縱飛機，實現(xiàn)全航程的自動飛行，是當(dāng)代民航先進飛機上所采取的一種集導(dǎo)航、制導(dǎo)、控制及座艙顯示一體的新型機載設(shè)備。 飛行管理系統(tǒng)的主要功能一般可歸結(jié)為4個：自動飛行控制、性能管理制導(dǎo)導(dǎo)航、咨詢報警顯示和乘員操控。飛行管理系統(tǒng)的核心是飛行管理計算機系統(tǒng)（