飞翼飞机概念设计阶段气动估算、可控性与飞行品质研究

论文摘要

飞机稳定性与控制系统的设计贯穿于飞机设计的全过程，有时甚至超过飞机设计过程。在飞翼等新型布局飞机采用放宽静稳定性技术以后，飞机稳定性和控制系统的设计显得更加重要。如果在设计晚期才发现意想不到的稳定性和操纵性问题，对设计方案进行修改和完善则势必要付出沉重的代价。因此，在飞机概念设计阶段就比较准确地预测飞机的稳定性和控制特点变得极为重要。本文以某一无尾飞翼布局模型飞机为例，首先对飞翼这一新型布局概念设计阶段的气动估算方法进行了探讨和研究，提出了四种不同的气动估算模型，总结出了概念设计阶段采用DATCOM软件快速、准确地得到飞翼布局飞机气动参数的方法。随后依据估算结果对飞机本体动力学特性进行了分析，为后面增稳控制律设计提供依据。针对概念设计阶段操纵舵面设计问题，依据关键飞行状态对三个方向的操纵需求进行了可控性评估。为解决无尾飞翼布局纵向和航向稳定性不足的问题，利用基于状态反馈的特征结构配置方法进行了初步的增稳控制律设计。最后研究了含飞控系统的高阶飞行动力学系统横航向飞行品质评估方法。本文针对飞翼布局飞机概念设计阶段的气动参数估算、可控性评估、增稳控制律设计和飞行品质评估的思路和方法对飞翼布局飞机概念设计具有一定的指导意义和工程价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 注释表
• 缩略词
• 第一章 绪论
• 1.1 飞翼布局飞机发展历史
• 1.2 飞翼布局飞机的技术问题及研究现状
• 1.3 内容安排
• 第二章 飞翼布局飞机气动特性估算
• 2.1 气动估算软件 Datcom 简介
• 2.2 建立估算模型
• 2.2.1 算例模型
• 2.2.2 建模思路
• 2.3 估算结果
• 2.3.1 纵向参数
• 2.3.2 横航向参数
• 2.3.3 舵效
• 2.4 小结
• 第三章 本体动力学特性分析
• 3.1 静稳定性
• 3.1.1 纵向静稳定性
• 3.1.2 航向静稳定性
• 3.1.3 横向静稳定性
• 3.2 动稳定性
• 3.2.1 纵向短周期模态
• 3.2.2 横航向模态
• 第四章 可控性分析
• 4.1 可控性分析的约束条件
• 4.2 平飞配平
• 4.3 纵向可控性约束条件
• 4.3.1 起飞抬前轮
• 4.3.2 定常拉升
• 4.3.3 大迎角下俯力矩
• 4.4 横向可控性约束条件
• 4.5 航向可控性约束条件
• 4.5.1 侧风进场着陆
• 4.5.2 协调滚转
• 4.6 可控性评估
• 第五章 增稳控制律设计
• 5.1 特征结构配置原理
• 5.2 增稳控制律设计
• 第六章 飞行品质评估
• 6.1 等效系统方法
• 6.2 拟配模型
• 6.3 拟配初值
• 6.4 优化算法
• 6.5 拟配结果
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文