技术实现要素:
本发明的目的是:提供一种飞机在大速度飞行时滚转操纵过程中,驾驶杆(或驾驶盘)横向位移与滚转角速率单调递增关系且无空行程操纵,提高副翼反效控制性能。
本发明的技术方案是:一种滚转副翼反效控制方法,所述滚转副翼反效控制方法包括飞行速度确定和前向增益计算,飞行速度确定包括副翼最大偏度对应最大滚转角速率的飞行速度,副翼最大偏度对应零滚转角速率的飞行速度及飞机最大飞行速度,前向增益计算包括驾驶杆或驾驶盘的横向位移,滚转指令梯度,滚转角速率反馈信号,副翼偏度,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、确定副翼最大偏度对应最大滚转角速率的飞行速度V1:根据风洞试验数据或经过飞行修正后的试验数据,建立飞机全量运动数值模型,设置副翼偏度为最大值δamax,根据横航向控制律中的副翼方向舵交联关系设置方向舵偏度,飞行速度V由最小值开始间隔5~10公里为一个速度点进行数值计算,当V增大到一定值时,由于机翼弹性变形影响,使滚转角速率由最大值ωxmax开始减小,该速度为V1;
步骤二、确定副翼最大偏度对应零滚转角速率的飞行速度V2:在步骤一中继续增大V,由于机翼弹性变形影响加剧,当V增大到某一数值时,滚转角速率ωx=0,该速度为V2;
步骤三、确定步骤二中飞行速度下飞机实现最大滚转角速率对应的副翼偏度保持速度V2不变,副翼偏度δa由0开始间隔0.2~0.5度为一个副翼偏度进行数值计算,随着副翼偏度的增加滚转角速率先增加到最大值ωxmax然后减小,因此在V2下实现最大滚转角速率ωxmax对应的副翼偏度为
步骤四、确定飞机最大飞行速度Vmax:由强度专业根据飞机机体结构能够承受的最大载荷给出飞机最大飞行速度;
步骤五、确定步骤四中飞行速度下的最大滚转角速率对应的副翼偏度保持速度Vmax不变,副翼偏度δa由0开始间隔0.2~0.5度为一个副翼偏度进行数值计算,随着副翼偏度的增加滚转角速率先增加到最大值ωxmax然后减小,因此在Vmax下实现最大滚转角速率ωxmax对应的副翼偏度为
步骤六、确定步骤一,步骤二和步骤四中飞行速度时的前向增益KR0:由推导得到分别取δa为步骤一的δamax,步骤三的和步骤五的分别取ωx为步骤一,步骤三和步骤五的ωxmax,分别取为步骤一中V1,步骤二中V2和步骤四中Vmax,取ωx_cmd为最大期望滚转角速率指令ωx_cmd_max,带入中计算前向增益值。
本发明的优点是:本发明在已有的横向控制律基础上,基于飞行速度通过副翼偏转角度与滚转角速率的气动特性,结合驾驶杆或驾驶盘横向位移指令,滚转指令梯度,实际滚转角速率反馈信号进行运算,实现滚转副翼反效控制功能。本发明在压驾驶杆或驾驶盘操纵飞机滚转过程中实现驾驶杆或驾驶盘与滚转角速率单调对应关系,避免空行程操纵出现,不仅很好地减轻了飞行员负担,而且极大地提高了滚转操纵特性。本发明不需要对任何飞机操纵机构进行改造,可直接在已有的横向控制律中增加该控制方法,节约改造成本、缩短研发周期。
附图说明
图1是飞机横向控制律示意图;
其中:
Xa是驾驶杆(或驾驶盘)横向位移信号
ωx_cmd是滚转角速率指令
KR0是前向增益
ωx是飞机滚转角速率信号
是滚转角速率信号反馈增益
δa是副翼偏度
图2是副翼最大偏度下滚转角速率与速度对应关系示意图;
其中:
ωxmax是最大滚转角速率
V1是副翼最大偏度实现最大滚转角速率对应的速度值
V2是副翼最大偏度实现零滚转角速率对应的速度值
V是飞行速度
图3是V2速度下副翼偏度与滚转角速率的对应关系示意图;
其中:
ωxmax是最大滚转角速率
是V2速度下最大滚转角速率对应的副翼偏度
δamax是副翼最大偏度
δa是副翼偏度
图4是飞机强度允许最大速度Vmax下副翼偏度与滚转角速率的对应关系示意图;
其中:
ωxmax是最大滚转角速率
是Vmax速度下最大滚转角速率对应的副翼偏度
是Vmax速度下零滚转角速率对应的副翼偏度
δamax是副翼最大偏度
δa是副翼偏度
具体实施方式
下面结合附图及实例对本发明做进一步详细描述,请参阅图1至图4。
本发明的原理是:副翼偏度的大小决定了飞机滚转的快慢,飞行员通过驾驶杆(或驾驶盘)横向操纵结合横向控制律实现副翼的偏转。在小速度飞行时,副翼偏度越大飞机滚转越快,飞机滚转角速率与副翼偏度成单调递增关系,而大于某一速度飞行时,最大滚转角速率对应副翼某一偏度,该偏度小于最大偏度值,随着飞行速度的增加,最大滚转角速率对应的副翼偏度逐渐减小直到飞机强度限制的最大飞行速度对应的最大滚转角速率。在每一个飞行速度滚转角速率与驾驶杆(或驾驶盘)位移均具有单调递增关系,小量压驾驶杆(或驾驶盘)操纵时飞机滚转较慢,而满压驾驶杆(或驾驶盘)操纵时飞机滚转最快,且操纵过程不出现空行程现象。据此确定飞行速度和前向增益算法,通过飞行速度与最大滚转角速率对应的副翼偏度,基于驾驶杆(或驾驶盘)横向最大位移结合横向控制律共同确定前向增益数值。