CN105373647B - 一种通过地面滑跑试验辨识气动焦点的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过地面滑跑试验辨识气动焦点的方法，涉及一种辨识焦点技术领域。本发明包括如下步骤：地面滑行试验步骤；气动参数测定步骤；误差分析与数据辨识步骤。本发明的方法可获得气动焦点位置，步骤简单、数据准确、安全可靠、费用低廉。

Description

一种通过地面滑跑试验辨识气动焦点的方法
技术领域
本发明涉及一种辨识焦点的方法，更具体地说涉及一种通过地面滑跑试验辨识气动焦点的方法。
背景技术
目前，公知的气动焦点辨识方法是通过进行风洞试验、飞行试验，对试验数据进行一定修正获得。风洞试验是由模型的气动特性间接获得真实飞机的气动特性，包括气动焦点，这之间要通过相似性、干扰修正等环节，因此要获得真实飞机的气动参数还比较困难，虽然现在对风洞试验数据的洞壁干扰修正和雷诺数修正等方面已有较成熟的方法，但其修正结果的准确性仍然需要进一步提高。飞行试验可以直接获取真实飞机在真实大气环境中的气动特性，包括气动焦点，是获取真实飞机准确气动参数的重要途径，也是风洞试验与飞行相关性研究的基础，但空中飞行试验费用高昂且风险较大。
发明内容
为了克服现有气动焦点辨识方法结果精度低、费用高昂和风险较大的不足，本发明提供一种通过地面滑行试验辨识气动焦点的方法，本发明的方法可获得气动焦点位置，步骤简单、数据准确、安全可靠、费用低廉。
为解决上述现有技术中的不足，本发明是通过下述技术方案实现的：
一种通过地面滑跑试验辨识气动焦点的方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、地面滑行试验步骤：包括a、无动力滑行试验步骤：通过无动力滑行过程中，由机载数据采集系统(ADAS)、地面数据处理系统(GDAS)和飞参记录仪记录分析的数据，检查结构分系统、机电分系统、航电\任务分系统和飞行管理分系统的工作情况及其匹配情况；
b、气动参数测定滑行试验步骤：通过无动力滑行试验，验证全机各分系统工作，即可进行气动参数测定滑行试验；在不同重心位置，不同升降舵偏度时，飞机以发动机最大状态加速至特定速度；
B、气动参数测定步骤：通过以上试验步骤，得到不同重心位置和不同升降舵偏度下的辨识气动焦点所需的数据；
C、误差分析与数据辨识步骤；排除测量过程中的测量误差以及计算过程中的计算误差，得到气动焦点数据。
所述无动力滑行试验具体是指飞机不装载燃油，发动机不起动；全机上电，完成滑行前检查；由牵引车牵引飞机滑行。
所述气动参数测定滑行试验步骤中在不同重心不少于两个，不同升降舵偏度不少于五个。
所述气动参数测定滑行试验具体步骤如下：
1)飞机装载滑行所需燃油；
2)对飞机进行称重；
3)全机上电；
4)按飞机滑行程序完成检查；
5)刹车置最大压力，发动机转速调至最大状态；
6)松开刹车，飞机自主滑出；
7)当速度达到中止速度时，飞控自主中止滑行；
8)改变重心位置和舵面预制量，多次重复1)～6)步骤。
所述辨识气动焦点所需的数据包括：由飞参记录仪记录的参数、由机载数据采集系统(ADAS)、地面数据处理系统(GDAS)记录的参数和直接记录的参数。
所述由飞参记录仪记录的参数包括：俯仰角、指示空速、升降舵偏角和燃油量。
所述由机载数据采集系统(ADAS)、地面数据处理系统(GDAS)记录的参数包括：起落架行程和起落架载荷。
所述直接记录的参数包括重心、重心到主起落架的水平距离和重心到主起落架的垂直距离。
所述测量误差包括：传感器测量精度引起的误差、数据采集中噪声引起的误差和测量手段引起的误差。
所述计算误差包括：平衡假设引起的误差和小量近似假设引起的误差。
与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：
现有气动焦点的测定方法是通过风洞试验测得理论焦点值，然后通过飞行试验来修正，此技术存在的问题主要有两方面：
一方面，通过风洞试验测得的数据误差大。进行风洞试验所使用的模型为缩比模型，而且是刚性的，无法真实模拟飞机的变形，仅能依据经验进行弹性等相关修正；风洞中气流变化无法真正模拟大气环境，导致试验测得的数据误差较大；另一方面，通过飞行试验费用昂贵，风险大。飞行试验的费用数以万计，而且飞机以理论值为基础进行参数设定，对飞行存在一定风险，甚至可以造成坠机事故。
而地面滑跑试验使用真实飞机在真实大气中进行试验，可以充分、有效地避免这两方面的问题；且本发明的方法可获得气动焦点位置，步骤简单、数据准确、安全可靠、费用低廉。
附图说明
图1为本发明方法的整体流程图；
图2为飞机滑跑受力图；
图3为滑行测定的升力系数与风洞试验结果比较；
图4为测定的俯仰力矩系数与风洞试验结果比较；
图5为不同试验速度、升降舵偏度下的俯仰力矩系数；
图6为试验俯仰角滤波前数据显示图；
图7为试验俯仰角滤波后数据显示图；
图8为滑行试验法向速度测定数据图；
图9为通过地面滑行试验辨识气动焦点方法的结构图。
具体实施方式
一种通过地面滑跑试验辨识气动焦点的方法，包括如下步骤：
A、地面滑行试验步骤：包括a、无动力滑行试验步骤：
飞机不装载燃油，发动机不起动；全机上电，完成滑行前检查；由牵引车牵引飞机滑行；
通过无动力滑行过程中，由机载数据采集系统(ADAS)、地面数据处理系统(GDAS)和飞参记录仪记录分析的数据，检查结构分系统、机电分系统、航电\任务分系统和飞行管理分系统的工作情况及其匹配情况；
b、气动参数测定滑行试验步骤：通过无动力滑行试验，验证全机各分系统工作，即可进行气动参数测定滑行试验；在不同重心，重心位置不少于两个，不同升降舵偏度，升降舵偏度不少于五个，飞机以发动机最大状态加速至特定速度；
1)飞机装载滑行所需燃油；
2)对飞机进行称重；
3)全机上电；
4)按飞机滑行程序完成检查；
5)刹车置最大压力，发动机转速调至最大状态；
6)松开刹车，飞机自主滑出；
7)当速度达到中止速度时，飞控自主中止滑行；
8)改变重心位置和舵面预制量，多次重复1)～6)步骤；
B、气动参数测定步骤：通过以上试验步骤，得到不同重心位置和不同升降舵偏度下的辨识气动焦点所需的数据，辨识气动焦点所需的数据包括：由飞参记录仪记录的参数、由机载数据采集系统(ADAS)、地面数据处理系统(GDAS)记录的参数和直接记录的参数；
C、误差分析与数据辨识步骤；排除测量过程中的测量误差以及计算过程中的计算误差，得到气动焦点数据。
所述由飞参记录仪记录的参数包括：俯仰角、指示空速、升降舵偏角和燃油量。
所述由机载数据采集系统(ADAS)、地面数据处理系统(GDAS)记录的参数包括：起落架行程和起落架载荷。
所述直接记录的参数包括重心、重心到主起落架的水平距离和重心到主起落架的垂直距离。
所述测量误差包括：传感器测量精度引起的误差、数据采集中噪声引起的误差和测量手段引起的误差。
所述计算误差包括：平衡假设引起的误差和小量近似假设引起的误差。
取相同重心位置、不同升降舵偏度情况下，前起支柱行程接近完全伸展的两个状态点，其俯仰姿态角相当，前起支反力相当。
对主起取矩，根据力矩平衡：
两个状态的俯仰力矩差量：
Mz2-Mz1＝-[(Mnlg2-Mnlg1)+(MG2-MG1)+(Mnx2-Mnx1)+(MT2-MT1)+(MX2-MX1)]
由于两个状态前起支反力相当，所产生的力矩相当，上式右边第一项近似为零。
因此：
则，
使用同样的方法，计算不同重心位置，不同舵偏情况下的静安裕度，得到滑行结果的平均值，通过以下静安定裕度计算式：
则可计算气动焦点位置静安定裕度的计算结果见表1。
表1静安定裕度计算结果及与风洞试验数据比较。

Claims (8)

1.一种通过地面滑跑试验辨识气动焦点的方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、地面滑行试验步骤：包括a、无动力滑行试验步骤：通过无动力滑行过程中，由机载数据采集系统（ADAS）、地面数据处理系统（GDAS）和飞参记录仪记录分析的数据，检查结构分系统、机电分系统、航电\任务分系统和飞行管理分系统的工作情况及其匹配情况；所述无动力滑行试验具体是指飞机不装载燃油，发动机不起动；全机上电，完成滑行前检查；由牵引车牵引飞机滑行；
b、气动参数测定滑行试验步骤：通过无动力滑行试验，验证全机各分系统工作，即可进行气动参数测定滑行试验；在不同重心位置，不同升降舵偏度时，飞机以发动机最大状态加速至特定速度；所述气动参数测定滑行试验具体步骤如下：
1）飞机装载滑行所需燃油；
2）对飞机进行称重；
3）全机上电；
4）按飞机滑行程序完成检查；
5）刹车置最大压力，发动机转速调至最大状态；
6）松开刹车，飞机自主滑出；
7）当速度达到中止速度时，飞控自主中止滑行；
8）改变重心位置和舵面预制量，多次重复1）~6）步骤；
B、气动参数测定步骤：通过以上试验步骤，得到不同重心位置和不同升降舵偏度下的辨识气动焦点所需的数据；
C、误差分析与数据辨识步骤；排除测量过程中的测量误差以及计算过程中的计算误差，得到气动焦点数据。
2.如权利要求1所述的一种通过地面滑跑试验辨识气动焦点的方法，其特征在于：所述气动参数测定滑行试验步骤中在不同重心不少于两个，不同升降舵偏度不少于五个。
3.如权利要求1所述的一种通过地面滑跑试验辨识气动焦点的方法，其特征在于：所述辨识气动焦点所需的数据包括：由飞参记录仪记录的参数、由机载数据采集系统（ADAS）、地面数据处理系统（GDAS）记录的参数和直接记录的参数。
4.如权利要求3所述的一种通过地面滑跑试验辨识气动焦点的方法，其特征在于：所述由飞参记录仪记录的参数包括：俯仰角、指示空速、升降舵偏角和燃油量。
5.如权利要求3所述的一种通过地面滑跑试验辨识气动焦点的方法，其特征在于：所述由机载数据采集系统（ADAS）、地面数据处理系统（GDAS）记录的参数包括：起落架行程和起落架载荷。
6.如权利要求3所述的一种通过地面滑跑试验辨识气动焦点的方法，其特征在于：所述直接记录的参数包括重心、重心到主起落架的水平距离和重心到主起落架的垂直距离。
7.如权利要求1所述的一种通过地面滑跑试验辨识气动焦点的方法，其特征在于：所述测量误差包括：传感器测量精度引起的误差、数据采集中噪声引起的误差和测量手段引起的误差。
8.如权利要求1或7所述的一种通过地面滑跑试验辨识气动焦点的方法，其特征在于：所述计算误差包括：平衡假设引起的误差和小量近似假设引起的误差。
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