超机动飞机飞行控制及大迎角飞行品质研究

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1、第2卷第4期航空工程进展Vo1．2No．42011年11月ADVANCESINAERONAUTICAISCIENCEANDENGINEERINGNOV．2011文章编号：1674—8190(2011)04—383—06超机动飞机飞行控制及大迎角飞行品质研究张聪，田福礼，刘超，杨生民(中国飞行试验研究院，西安710089)摘要：超机动飞机飞行控制和大迎角飞行品质研究，对于强调超机动能力的第四代战斗机的飞行控制律设计、验证和试飞评定有着重要意义。以鸭式布局飞机为研究对象，应用推力矢量技术，结合奇异摄动原理和逆系统理论，设计了基于非线性动态逆理论的超机动飞行控制律。从过失速状态飞机空气动力的

2、非线性和非定常迟滞效应、大气紊流等方面初步验证了控制律的鲁棒性，并通过目标截获和跟踪任务的模拟，利用库珀一哈珀评定准则，对飞机的大迎角飞行品质进行了简要地分析。研究结果表明：设计的控制律对滞环和大气紊流的影响有较好的鲁棒性；飞机具有良好的大迎角截获和跟踪能力。研究结果可为超机动控制律设计与试飞验证提供一定的理论方法参考。关键词：超机动；非线性动态逆；鲁棒性；大迎角飞行品质中图分类号：V249．122+．9文献标识码：AResearchonFlightControlandFlightQualitiesatHighAngleofAttackforaSuper—maneuverableAir

3、craftZhangCong，TianFuli，LiuChao，YangShengmin(ChineseFlightTestEstablishment，Xi’an710089，China)Abstract：ItisimportanttOstudyflightcontrolandflightqualitiesathighangleofattackforflightcontrollawdesign。verificationandflighttestassessmentofthe4generationaircraft．emphasizedonsuper-maneuverabili—ty．Co

4、ntrarytOacanardaircraft，thrustvectoringtechnology，singularperturbationtheoryandinversionprinci—pieareappliedtOdevelopthepost—stallcontrollawbasedonthenonlineardynamicinversionmethod．Thero—bustnessofthecontrollawwasverifiedinthefollowingtWOaspects：nonlinearandunsteadyhysteresiseffectofaerodynamic

5、inpost—stall，atmosphericturbulence．Theflightqualityofthisairplaneisbrieflyassessedwiththe“Cooper-Harper”ratingbywaysofsimulatingtargetacquisitionandtrackingmission．Theresearchresultsshowthattherobustnessoftheeontrollawiswellverifiedbythehysteresisofinstrumentandatmospherictur—bulenceandtheaircra

6、fthasfavorableabilityofacquisitionandtracking．Thisresearchcanbeausefulreferencetheoreticallyforthesuper-maneuverableflightcontroldesignandflighttest．Keywords：super—maneuverabI1ity；nonlineardynamicinversion；robustness；flyingqualityathighangleofat—tack的非线性、非定常气动特性，以及较强的气动、惯性0引言运动耦合等问题l3]，因此，超机动飞行控

7、制律必须第四代战斗机除具备隐身、超音速巡航、超视采用非线性控制方法设计]。非线性动态逆方距攻击能力外，还要求具备超机动(过失速机动)格法[5具有直观、易懂和便于工程应用等特点，在斗能力。超机动是指飞机在过失速状态进行的X一31A、F一22和Su一37等超机动飞机的飞控设计中快速俯仰和绕速度轴旋转的机动飞行引，涉及严重不同程度的使用了这一方法¨6]。非线性动态逆方法是利用全状态反馈通过非线性对消实现对非线性系统的伪线性控制，其前提是必须具备较为准