操稳特性快速评估及其在飞机设计中的应用

摘要

飞机总体设计阶段需要对飞机设计方案的操稳特性作出快速评估。在采用主动控制技术进行飞机总体设计时，还需要考虑飞行控制系统的作用，对包括飞控系统在内的全机操稳特性进行快速评估。针对以上需求，本文主要完成了以下研究工作：
　　 1）对应用飞机操稳分析程序（DATCOM）计算气动系数和导数的方法进行了研究，提出了一些实用的输入文件建模方法，为DATCOM程序开发了输入与输出接口程序，提高了DATCOM程序的使用效率，方便了程序与其它分析系统的集成。
　　 2）应用Simulink对气动数据进行插值处理，并建立了非线性模型；应用MATLAB的功能函数实现了自动提取线性模型以及根据线性模型分析飞机本体的操稳特性。
　　 3）利用Simulink的建模及仿真功能，实现了飞控系统的建模、控制律设计和仿真，并建立了全机仿真分析模型，实现了全机仿真模型的快速配置以及飞行仿真。
　　 4）对MATLAB的RTW工具以及引擎技术进行了研究，实现了仿真模型的编译处理以及外部调用。在此基础上，将带仿真模型的分析程序进行了编译处理；采用iSIGHT软件对编译生成的可执行文件进行了集成，完成了操稳特性快速评估系统的构建；系统可以单独运行，也可以在飞机多学科优化设计系统中作为子系统应用。
　　 5）在飞机总体设计中应用操稳特性快速评估系统，研究了飞翼布局无人机的操稳特性，以及大型民用飞机放宽静稳定度技术。
　　 应用研究充分表明，本文所提出的方法和建立的操稳特性快速评估系统特别适合飞机总体设计阶段对操稳特性的评估，为飞机多学科优化设计以及应用主动控制技术进行飞机总体设计提供了有效的操稳分析方法和工具。