動(dòng)態(tài)縮比無人機(jī)的飛行試驗(yàn)方法(大作業(yè))

1、動(dòng)態(tài)縮比無人機(jī)的飛行試驗(yàn)方法1，動(dòng)態(tài)縮比驗(yàn)證機(jī)需要滿足的相似準(zhǔn)則、意義及主要比例參數(shù)。(1) .斯特勞哈爾數(shù)：物理意義是非定常運(yùn)動(dòng)慣性力與慣性力之比，Sr是表征流動(dòng)非定常性的相似準(zhǔn)則。當(dāng)研究渦街、旋翼、螺旋槳和顫振等時(shí)，空氣動(dòng)力現(xiàn)象與周期性運(yùn)動(dòng)的頻率有關(guān)，應(yīng)保證Sr數(shù)相等。(2) .弗勞德數(shù):，物理意義是慣性力與重力之比的平方根，F(xiàn)r是表征重力對(duì)流動(dòng)影響的相似準(zhǔn)則，F(xiàn)r相等就是重力作用的相似。當(dāng)研究運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，應(yīng)保證Fr數(shù)相等。(3) .馬赫數(shù)，的物理意義是代表慣性力與彈性力之比，是氣體的壓縮性對(duì)流動(dòng)影響的度量。當(dāng)流速較高時(shí)(Ma±0.4),不能忽略壓縮性的影響時(shí)，馬赫數(shù)是一個(gè)重要的

2、相似準(zhǔn)則。(4) .雷諾數(shù)，物理意義是慣性力與黏性力之比，是表征流體黏性對(duì)流動(dòng)影響的重要相似準(zhǔn)則。但是雷諾數(shù)通常很難保證相等，往往需要修正。(5) .普朗特?cái)?shù)，是衡量氣體黏性和熱傳導(dǎo)性相對(duì)大小程度的無量綱量。(6) .比熱比，是定壓比熱與定容比熱的比值。流場(chǎng)相似可以用以下幾個(gè)比例參數(shù)來描述，幾何相似，兩個(gè)物體對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度成比例；運(yùn)動(dòng)相似，兩個(gè)流場(chǎng)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的速度方向相同，大小成固定比例；動(dòng)力相似，兩個(gè)流場(chǎng)對(duì)應(yīng)點(diǎn)上作用的各種力所組成的力多邊形是幾何相似的熱力學(xué)相似，兩個(gè)流場(chǎng)對(duì)應(yīng)點(diǎn)上溫度保持固定比例關(guān)系；質(zhì)量相似，兩個(gè)流場(chǎng)對(duì)應(yīng)點(diǎn)上密度保持固定比例關(guān)系。2，失速速度的定義及測(cè)量方法。失速的典型證據(jù)是，出現(xiàn)大

3、的、不可控的機(jī)頭下沉或滾轉(zhuǎn)；或者，出現(xiàn)清晰可辨的喪失操縱、抖動(dòng)或操縱特性的突然變化。失速速度即飛機(jī)剛剛發(fā)生失速時(shí)的速度。空氣動(dòng)力學(xué)定義的失速速度是，當(dāng)飛機(jī)達(dá)到最大勝利系數(shù)時(shí)對(duì)應(yīng)的速度，但民用航空手冊(cè)對(duì)失速速度的定義如下所述。(1) 當(dāng)飛機(jī)以最小速度穩(wěn)定飛行，并伴有以下條件時(shí)，用Vso表示真實(shí)顯示的飛行速度， 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，油門關(guān)閉零推力； 螺旋槳處于起飛時(shí)狀態(tài)； 起落架放下； 襟翼調(diào)整到著陸時(shí)對(duì)應(yīng)角度； 通風(fēng)整流片關(guān)閉； 著陸時(shí)飛機(jī)的重心處于最不利的位置； 飛機(jī)的重量與Vso對(duì)應(yīng)的計(jì)算重量一致。(2) 以Vs1表示飛機(jī)真實(shí)顯示的失速速度，伴有以下條件： 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，油門關(guān)閉零推力； 螺旋槳處于起

4、飛時(shí)狀態(tài)，飛機(jī)其他設(shè)備(襟翼、起落架等)處于試驗(yàn)中測(cè)定的以Vs1飛行時(shí)應(yīng)對(duì)應(yīng)的位置； 飛機(jī)的重量與Vso對(duì)應(yīng)的計(jì)算重量一致。測(cè)量方法：(1)調(diào)整升降舵使飛機(jī)的速度降低率不超過1mph/s,直到出現(xiàn)不可控的下俯現(xiàn)象致使飛機(jī)失速。失速試驗(yàn)的高度范圍為20003500米。首先將飛機(jī)調(diào)整到所要求的的試驗(yàn)構(gòu)型，并按照當(dāng)時(shí)的飛機(jī)重量選擇配平速度。通常用慢車推力狀態(tài)，按照估算出的相應(yīng)構(gòu)型失速速度的1.3倍的速度配平飛機(jī)，然后，通過連續(xù)緩慢拉桿使飛機(jī)平穩(wěn)地減速，直至失速。在機(jī)頭出現(xiàn)下沉之后，迅速推桿使飛機(jī)增速，改出失速，但用力不應(yīng)過猛。待速度增大到1.3倍的失速速度后，無需重新配平飛機(jī)，就可以以另一個(gè)進(jìn)入率重

5、復(fù)進(jìn)行失速試驗(yàn)。3，定量評(píng)估縱向操縱性的飛行測(cè)試方法。試飛的主要內(nèi)容是確定飛機(jī)的機(jī)動(dòng)點(diǎn)、操縱梯度、操縱位移梯度、舵偏梯度，即單位過載所需要的駕駛桿位移或舵偏角。經(jīng)常使用的試飛方法有4種：階躍法、穩(wěn)定盤旋、減速轉(zhuǎn)彎和收斂轉(zhuǎn)彎。階躍法又稱穩(wěn)定拉起法，即飛機(jī)保持定常無傾斜直線飛行，試飛員突然實(shí)施俯仰階躍操縱，在預(yù)定達(dá)到的法向過載值保持3-5S，通過數(shù)據(jù)處理，即可得到相關(guān)的操縱梯度。穩(wěn)定盤旋法是使飛機(jī)保持常值飛行速度，保持預(yù)定法向過載，完成無側(cè)滑穩(wěn)定轉(zhuǎn)彎，即穩(wěn)定盤旋；減速轉(zhuǎn)彎是飛機(jī)由允許的最大速度開始，完成法向過載為常值的減速轉(zhuǎn)彎飛行；收斂轉(zhuǎn)彎是保持馬赫數(shù)不變的繞緊轉(zhuǎn)彎，即飛機(jī)滾轉(zhuǎn)的逐步增加，法向過載

6、也逐步增加，直至最大值，可以建立某一馬赫數(shù)下法向過載與縱向操縱量之間的關(guān)系。階躍法適用于長(zhǎng)周期頻率低的狀態(tài)，穩(wěn)定盤旋法所得的精度最高，每個(gè)穩(wěn)定盤旋都可以得到一組穩(wěn)定的法向過載和操縱參數(shù)，但耗時(shí)較多；而收斂轉(zhuǎn)彎和減速轉(zhuǎn)彎的試飛效率高，但需要注意動(dòng)態(tài)特性影響。4，飛行品質(zhì)試驗(yàn)中的典型操縱及其應(yīng)用(1)單脈沖操縱對(duì)給定的飛機(jī)構(gòu)型和飛行狀態(tài)，對(duì)縱向、橫向、和航向進(jìn)行脈沖操縱，操縱賦值為1/4、1/2的駕駛桿行程，操縱完成后穩(wěn)定3-7s。目的：檢查飛機(jī)的初始響應(yīng)和等效延遲時(shí)間、檢查飛機(jī)短周期模態(tài)頻率和阻尼、參數(shù)辨識(shí)。（2）倍脈沖操縱動(dòng)作要領(lǐng)和目的與單脈沖操縱相同，只是雙向連續(xù)操縱。（3）階躍操縱對(duì)給定的

7、飛機(jī)構(gòu)型和飛行狀態(tài)，迅速操縱至指定幅值，并保持3-7S，幅值分別為1/2、1/4和全行程，為保證飛行狀態(tài)不發(fā)生過大變化，對(duì)于縱向操縱，可以進(jìn)行適度反向操縱，然后逆向階躍操縱。目的：檢查飛機(jī)的初始響應(yīng)和等效延遲時(shí)間、檢查飛機(jī)模態(tài)特性、參數(shù)辨識(shí)、操縱梯度（4）3211操縱對(duì)給定的飛機(jī)構(gòu)型和飛行狀態(tài)，采用一組縱向時(shí)間序列的階梯操縱，拉桿3s，推桿2s，拉桿1s，推桿1s。目的：參數(shù)辨識(shí)、檢查飛機(jī)的初始響應(yīng)、檢查跟隨性和穩(wěn)定性。（5）正弦掃頻對(duì)駕駛桿進(jìn)行等頻或變頻操縱。頻率范圍為0.2-5Hz。目的：測(cè)量飛機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，包括飛控系統(tǒng)穩(wěn)定裕度測(cè)量、也可以用來進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，特別是頻域參數(shù)辨識(shí)。（6）繞

8、緊轉(zhuǎn)彎保持馬赫數(shù)不變，逐步壓桿增加滾轉(zhuǎn)角，拉桿到底增加法向過載，直至最大過載和迎角。目的：驗(yàn)證最大過載和迎角，檢查桿力梯度，檢查操縱協(xié)調(diào)性。（7）減速轉(zhuǎn)彎保持高度不變，分別以不同發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)，減速水平轉(zhuǎn)彎，逐步增加滾轉(zhuǎn)角、拉桿至最大行程。目的：檢查迎角和過載限制器性能，檢查隨迎角和過載變化的操縱桿力。（8）迅速進(jìn)入轉(zhuǎn)彎對(duì)于給定高度、通過油門保持速度不變，迅速進(jìn)入轉(zhuǎn)彎并拉桿到底，達(dá)到最大迎角和法向過載，本試驗(yàn)?zāi)康氖菣z查水平機(jī)動(dòng)能力、操縱性好操縱力。（9）筋斗在對(duì)稱平面內(nèi)拉桿到底并保持，直到俯仰角改變360度。目的：檢查迎角和法向過載限制器，檢查縱向機(jī)動(dòng)能力和操縱力。（10）最大轉(zhuǎn)彎和俯仰組合操縱快

9、速拉桿后壓桿，逐步增加縱向操縱幅值，直至拉桿到底和壓桿到底。目的：檢查在縱橫向耦合情況下的迎角限制器性能，縱橫向操縱協(xié)調(diào)性，最大操縱力和最大速率，同時(shí)檢查結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和載荷。（11）加減速飛行保持高度不變的1g飛行，通過油門加減速平飛，測(cè)量桿力和桿位移變化。目的：檢查飛機(jī)的速度穩(wěn)定性。（12）全滾目的是檢查飛機(jī)滾轉(zhuǎn)初始響應(yīng)，橫向等效時(shí)間延遲，橫向操縱桿力、飛機(jī)滾轉(zhuǎn)速率、滾轉(zhuǎn)中的nz、ng和B響應(yīng)以及恢復(fù)品質(zhì)。（13）從一側(cè)到另一側(cè)定值滾轉(zhuǎn)，并保持俯仰姿態(tài)角不變目的：檢查飛機(jī)協(xié)調(diào)性、橫向操縱響應(yīng)、綜合姿態(tài)控制能力。（14）從一側(cè)到另一側(cè)定值滾轉(zhuǎn)，并保持法向過載不變目的：檢查飛機(jī)協(xié)調(diào)性、橫向操縱響應(yīng)、

10、綜合姿態(tài)控制能力。（15）協(xié)調(diào)側(cè)滑保持高度和速度不變，壓桿蹬舵，保持飛機(jī)航向不變。目的：檢查飛機(jī)縱橫航向操縱協(xié)調(diào)性，檢查穩(wěn)定側(cè)滑品質(zhì)和側(cè)風(fēng)著陸修正能力。（16）拉桿并保持到俯仰角30度對(duì)給定的飛機(jī)構(gòu)型和飛行狀態(tài)，迅速拉桿至俯仰角30度并保持3-5s。目的：檢查俯仰控制的預(yù)測(cè)性、穩(wěn)定性和精確性。（17）拉桿并保持到俯仰角10度與上述操縱相同，此時(shí)中立位置的非線性影響更顯著。（18）推桿并保持到俯仰角-30度上述相同，僅方向相反，推桿至俯仰角-30度。（19）推桿并保持到俯仰角-10度與上述操縱相同，俯仰角為-10度，重點(diǎn)檢查中立位置附近的操縱性。（20）空/空跟蹤以初始操縱激進(jìn)和截獲后精確的方式跟蹤目標(biāo)。目標(biāo)運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以是離散的也可以是連續(xù)的。目標(biāo)運(yùn)動(dòng)和飛機(jī)操縱可以是單自由度，也可以是三自由度。目的：檢查人機(jī)閉環(huán)飛行品質(zhì)，操縱協(xié)調(diào)性和作戰(zhàn)效能。（21）空/地和空/海跟蹤操縱要領(lǐng)與上述相同，目標(biāo)為地面或海面可視標(biāo)志。當(dāng)目標(biāo)為緩慢運(yùn)動(dòng)或靜止不動(dòng)時(shí)，可操縱飛機(jī)人為造成較大偏差，然后迅速操縱截獲和跟蹤保持。（22）密集編隊(duì)指與目標(biāo)飛機(jī)之間最小間隔保持在1-5m范圍。目的與空空、空地跟蹤