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操纵面互作用

(2020-07-21 09:40:39) 百科综合
操纵面互作用

操纵面互作用

飞机的飞行操纵面,是铰链在飞机机翼、水平尾翼和垂直尾翼上的可动翼面。它们用来在飞机飞行和在地面高速滑跑时,操控飞机。包括升降舵(全动平尾)、副翼、方向舵等主操纵面以及前缘缝翼、襟翼、扰流板等辅助操纵面,还有鸭翼这样的特殊操纵面。

操纵面互作用指操纵面之间的互相影响,在多操纵面飞机中需要引起注意。

基本介绍

  • 中文名:操纵面互作用
  • 外文名:Control surface interaction
  • 学科:航空航天
  • 类型:航空部件
  • 操纵面:铰链在飞机机翼等的可动翼面
  • 特点:考虑操纵面之间的相互作用

操纵面

飞机的飞行操纵面,是铰链在飞机机翼、水平尾翼和垂直尾翼上的可动翼面。它们用来在飞机飞行和在地面高速滑跑时,操控飞机。包括升降舵(全动平尾)、副翼、方向舵等主操纵面以及前缘缝翼、襟翼、扰流板等辅助操纵面,还有鸭翼这样的特殊操纵面。

多操纵面无尾布局飞机

相比常规布局飞机,无尾布局由于取消了传统平尾以及垂尾,布局结构更加简单,也大幅度地缩减了雷达散射截面,隐身性能得到相应的提高。对无尾布局飞机而言,一个较大的挑战是寻找合适的操纵面配置,使其能够产生足够的偏航力矩来替代被取消的立尾,完成飞机高敏捷性所要求的各种动作。美国在无尾布局飞机研製方面积累了重要经验,尤其是1993年后针对高机动无尾布局飞机进行的“创新控制装置ICE”,项目研究使得人们对多操纵面布局以及配合等问题有了更加深入的认识。
通过风洞测力实验,研究了不同操纵面单侧作动和同步差动对无尾布局飞机横航向气动特性的影响。结果表明:线上性段,升降副翼和襟副翼正向单侧作动以及同步差动都具有一定的增升效果,全动翼尖单侧作动使得全机升力係数减小。操纵面作动对偏航力矩控制的规律性不明显,通过比较发现全动翼尖单侧作动对偏航力矩的控制效果要高于升降副翼和襟副翼作动,操纵面作动对滚转力矩具有较好的控制效果。升降副翼和襟副翼正向作动均会带来负的滚转力矩,舵偏角度越大负向滚转力矩越大。升降副翼作动对滚转力矩的控制效率高于襟副翼,全动翼尖作动对滚转力矩的控制效率较低。相比单侧作动,两侧同步差动可以提高滚转力矩控制效率。

多操纵面先进布局飞机控制

採用先进高效的气动布局是未来战斗机和其它飞行器的发展方向,它在很大程度上增加了飞控系统的控制冗余度,提高了飞机的控制能力。与传统的三种操纵面控制相比,多操纵面布局为飞机飞行控制提供了更灵活、更可靠、更有效的实现方式由于控制量大大超过了飞行员的操纵输入量,因此如何解决多操纵面的综合分配与协调控制成为飞控系统设计中面临的首要问题。
对于单轴或三轴运动存在操纵面气动余度的控制问题,在早期推力矢量研究中,NASA兰利研究中心的研究人员就已经提出了“伪控制”和“控制协调”的概念但真正直接进行控制分配研究,是美国在20世纪90年代中期开始的。其中道格拉斯宇航中心在F-15ACTIVE验证机上进行过多操纵面控制分配技术研究,并取得了一定的研究试验结果。怀特试验室的研究人员在带推力矢量的F-16上仿真了基于伪逆法的控制分配算法等。
占正勇介绍了多操纵面布局飞机飞控系统中冗余控制量分配问题的提出、数学描述及研究发展。重点分析了伪逆法、串接链法和基于二次规划的动态分配三种方法,通过某型先进布局飞机控制分配设计与仿真,对比分析了各种算法套用的优缺点,并给出了结论。
(1)目前,基于伪逆法和串接链的控制分配实现简单,且实时性较好,便于工程实现。缺点是对各种约束的处理还不是很理想。
(2)基于数学规划思想的控制分配算法,能较好地处理约束条件及其它一些影响因素,但是运算量大,实时性难以保证,占正勇以线性滤波器方式完成的动态控制分配,则同时具有较好的解析特性和较小的运算量等特点。
(3)现有的控制分配算法都未讨论对控制系统的稳定性影响,因而进行不同分配算法对系统稳定性影响的分析或理论证明,将是进一步研究的内容之一。

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