直升机飞行品质设计及机动科目数值模拟研究

摘要

良好的飞行品质可保证直升机高质量地完成任务，也有助于减缓驾驶员的工作负荷。然而直升机本身的飞行品质问题比较严重，在机动科目的飞行试验过程中，很可能出现飞行品质不足的情况，严重影响了直升机的飞行安全。因此，进行直升机飞行品质设计及机动科目数值模拟的研究具有重要的现实意义。为避免直升机飞行品质缺陷的发生并确保安全地完成预定任务，本文开展了以下研究工作：
　　首先，根据显模型跟踪控制的基本原理，结合ADS-33E-PRF对有关品质指标的定义建立直升机飞行品质指标与显模型参数间的关系。以样例直升机悬停状态为例，依据上述推导关系并按照等级1的品质指标要求进行基于品质的显模型跟踪控制系统的设计，完成系统的仿真验证与品质分析。
　　其次，在显模型跟踪控制系统的基础上引入适用于飞行品质评估的基于任务的结构化驾驶员模型，结合完成任务的性能与驾驶品质灵敏度函数发展了一种考虑驾驶员影响的机动科目数值模拟与品质评估方法。
　　最后，基于本文发展的机动科目数值模拟与品质评估方法，按照ADS-33E-PRF对悬停、向心回转、横侧定位和快速侧移的科目描述设计任务指令，进而在显模型跟踪控制系统的基础上构建基于任务的结构化驾驶员模型。随后以预定指令为输入实现机动科目的数值模拟与品质评估，验证了方法的有效性。以此为基础，分析控制系统品质指标与响应类型对驾驶员认定品质的影响，获得了一些有价值的结论。

目录

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究现状与分析

1.3 本文主要研究内容

第二章 直升机飞行品质规范简介

2.1 直升机飞行品质规范发展概述

2.2 ADS-33E-PRF中的三个要素

2.3 飞行品质定量评级指标

2.4 品质等级的评定

2.5 本章小结

第三章 基于品质的控制系统设计

3.1 直升机飞行动力学模型

3.2 显模型跟踪控制基本原理

3.3 品质指标与显模型参数间的关系

3.4 基于品质的显模型跟踪控制系统设计

3.5 控制系统仿真验证与品质分析

3.6 本章小结

第四章 机动科目数值模拟与品质评估方法

4.1 机动科目数值模拟方法

4.2 基于任务的驾驶员模型设计

4.3 飞行品质评估方法

4.4 本章小结

第五章 机动科目数值模拟及品质评估算例分析

5.1 机动科目数值模拟及飞行品质评估算例

5.2 驾驶员认定品质影响因素分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 研究工作总结

6.2 进一步研究的建议

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

附录A 样例直升机悬停状态模型数据

附录B 姿态快捷与显模型参数间的关系