飞行控制翻转课堂

1、飞行控制系统翻转课堂 目录1、阵风减缓与乘感控制1.1、阵风减缓抑制1.2、乘感控制2、主动颤振抑制3、综合控制系统4、飞行管理系统1、阵风减缓与乘感控制1.1、阵风减缓抑制 阵风减缓是研究如何利用主动控制技术来减小阵风干扰下可能引起的过载，从而达到减小机翼弯曲力矩和减轻结构疲劳的目的。 1.1、阵风减缓抑制1.1、阵风减缓抑制阵风减缓控制系统：开环控制、闭环控制。1.1、阵风减缓抑制1.2、乘感控制1.2、乘感控制2、主动颤振抑制 实际的飞机是个弹性体，在飞行中空气动力的作用下，机身、机翼将会产生弹性形变，导致结构气动的弹性振动。在正常情况下，结构阻尼及空气阻尼能使弹性振动很快衰减，仅保持静

2、态弹性形变。弹性形变的形式有弹性弯曲形变和弹性扭曲形变两种。通常这两种弹性形变的频率和阻尼随飞行速度的变化而变化，并不耦合。不管哪种弹性振动，其结果都是产生附加升力，并起阻尼作用。但是，随着飞行速度的增加，两种弹性振动的频率将接近，并趋于相同，形成耦合效应。当两种弹性振动的相位差为零时，各自产生阻尼，使形变衰减；当相位差为90度时，则产生耦合激励，在弯曲形变的结点处，扭曲形变最大，此时扭曲形变产生的附加升力与弯曲形变运动的方向一致，进一步增强了弯曲形变运动，进而产生谐振。2、主动颤振抑制 结构气动弹性振动引起的耦合使形变振动的幅度达到危险程度时，这种结构气动振动称为颤振。使结构气动弹性体发生临

3、界颤振的速度称为临界颤振速度。解决方法：常规方法、现代方法常规方法：将结构加粗、加重、改变材料、增大刚度、改变外挂物的位置等，这将影响飞机的性能。现代方法采用人工阻尼来实现颤振的主动抑制。即在机翼上安装适当的操纵面，并协调偏转这些操纵面产生气动力，以抵消由于弹性振动产生的气动力。2、主动颤振抑制2、主动颤振抑制其原理框图：3、综合控制系统 综合控制是以各相对独立或视为独立的分系统组成的整个系统为对象，进行优化设计，将原来孤立的但有关系的部分组成特定作用的整体，获得比原孤立系统更好的性能。为达到上述综合控制目的的系统称为综合控制系统。综合控制系统有：综合飞行/火力控制系统IFFC（Integra

4、ted Flight / Fire Control）、综合飞行/推进控制系统IFPC（Integrated Flight / Propulsion Control）、综合飞行/火力/推进控制系统IFFPC（Integrated Flight / Fire / Propulsion Control）和战术任务飞行管理系统TMFM。它们都是主动控制技术发展的必然趋势。火力综合控制系统IFFC： IFFC技术是美国在20世纪70年代中期提出的航空新技术。它以飞机的主动控制技术为基础，通过飞行/火力耦合器将能解耦的飞行控制系统和火控系统综合成一个闭环武器自动投放系统。 IFFC系统的工作原理是根据光电

5、跟踪器、角跟踪雷达及目标状态估计器提供的攻击机与目标的相对运动信息，以及攻击机传感器提供的自身状态信息，火力控制系统精确预测目标未来的位置，自动生成投放（或发射）点和达到投放（或发射）点前的飞行轨迹。所生成的攻击机运动轨迹信号通过平显为驾驶员提供操纵和状态显示，同时送入飞行/火力耦合器形成控制指令，输入飞行控制系统，操纵飞机跟踪目标进行自动攻击。由此，驾驶员只起监控作用；也可由驾驶员按照平显提供的飞行轨迹操纵飞机飞行，引导飞机到达武器投放点（或发射点），当显示飞机与投放（或发射）点重合时，即可自动（或由驾驶仪）投放武器。IFFC系统的原理结构图 它由目标与攻击机的相对位置、运动信息监测装置、目

6、标状态估计器、飞行控制系统、火力控制系统、飞行/火力耦合器和超控耦合器等组成。其核心是具有飞行控制和火力控制规律的数字计算机。火力综合控制系统IFFC 目标状态估计器是IFFC系统的重要部分。它的作用是根据机载雷达提供的目标信息和攻击机自身传感器提供的信息，精确地估计出目标的位置、速度和加速度等目标参数，解决攻击机仅通过机载传感器无法直接测量出目标参数的问题。对目标参数的估计精度直接取决于目标状态估计器的解算精度，影响武器投放的命中率。 综合飞行/火力控制系统要求飞行控制系统的控制律具有去耦直接力和武器瞄准特征的特定任务多模态控制律。如正常模态、空空射击模态、空地射击模态和空地轰炸模态。每种模

7、态又分标准控制和解耦控制。火力综合控制系统IFFC 正常模态适用于整个飞行包线，主要满足飞机巡航、进场着陆和起飞时具有良好的操纵品质要求；在空中编队飞行和空中加油时，提供阵风减缓和减轻驾驶员的工作负担。 空空射击模态和空地射击模态要求对目标截获和准确跟踪时的快速机动，以及对武器线的精确控制，以满足射击精度要求。 空地轰炸模态要求飞机具有对速度向量的精确控制，以及可改善飞行轨迹的阵风减缓和响应，以利于轰炸瞄准和可采用能提高飞机生存能力的有效控制策略。 所有的标准控制均采用直接力控制，以提高阵风减缓能力和快速反应能力。解耦控制有机身指向、直接力和平移三种方式供选择。机身指向用于精确姿态控制；直接力

8、和平移控制均可用于飞行轨迹的精确控制。推进控制系统IFPC 综合飞行/推进控制技术就是把飞机与推进系统综合考虑，在整个飞行包线内最大限度地满足飞行任务的要求，以适应推力管理，提高燃油效率和飞机的机动性，有效地处理飞机与推进系统之间的耦合影响，减轻驾驶员的负担等，从而使系统达到整体性能优化。 综合飞行推进控制技术包含系统功能综合和系统物理综合。系统功能综合是提高飞机武器系统整体性能的有效途径，系统物理综合可以改善系统的有效性和降低系统的全寿命费用。 系统功能综合可以按不同的要求综合。按综合控制模式有失速裕度控制、快速推力调节、格斗、推力矢量、自动油门和性能寻优控制等模式；按飞机使用和性能从任务段

9、分有短距起降、巡航、地形跟随、威胁回避、空中格斗和对地攻击等；按子系统综合有进气道/发动机、机体/进气道、飞机/发动机和飞行/矢量喷管等综合控制。推进控制系统IFPC 其中， 机动指令产生器的功能是把驾驶员指令或飞行管理提供的信息转换为飞行指令，产生希望的飞机过渡过程响应。控制器计算出跟踪期望轨迹所需要的控制量，并对计算出的输出反馈进行优化。控制选择器 输出按一定控制逻辑构成的执行指令，使各气动面、进气道、发动机和尾喷管协调匹配，获得最佳性能。4、飞行管理系统 飞行管理系统（FMS）是一个协助驾驶员完成从起飞到着陆各项任务的系统。它可管理、监控和自动操纵飞机，实现全航程的自动飞行，是当代民航先进飞机上所采取的一种集导航、制导、控制及座舱显示一体的新型机载设备。 飞行管理系统的主要功能一般可归结为4个：自动飞行控制、性能管理制导导航、咨询报警显示和乘员操控。飞行管理系统的核心是飞行管理计算机系统（