一种阵风响应飞行试验方法

技术特征：
1.一种阵风响应飞行试验方法，其特征在于，设置舵面时域控制输入求解框架求解飞机舵面的时域控制输入，在无风条件下，通过舵面偏转控制飞机模拟阵风响应运动；所述的舵面时域控制输入求解框架包括飞机数学模型模块和最优化求解模块；其中，飞机数学模型模块建立理论阵风响应时域模型，计算飞机的阵风响应运动量；最优化求解模块通过最优化方法求解舵面时域控制输入，使得飞机在舵面控制下产生的运动和阵风响应运动相差最小。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法中，首先根据不同构型的飞机和具体试验要求确定实际需要模拟的阵风响应运动量，需要模拟的阵风响应运动量包括飞机质心处的垂直加速度和俯仰角；然后根据确定的模拟阵风响应运动量选取控制舵面，包括：若单独模拟飞机的俯仰运动，选取俯仰力矩系数较大的控制舵面；若单独模拟飞机的垂直运动，选取升力系数较大的控制舵面；若同时模拟飞机俯仰和垂直运动，则同时使用所选取的两种类型舵面。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的舵面时域控制输入求解框架求解飞机舵面的时域控制输入，包括如下步骤：步骤1，根据需要模拟的阵风的时域表达形式w
g
(t)，计算预先给定的时间域[t0,t
n
]内的风速，t表示t时刻；将计算的风速输入飞机数学模型模块，并令飞机舵面的控制输入u
c
为零，得到飞机的阵风响应运动量y(x,t)，将y(x,t)作为舵面控制飞机所需要模拟的理想阵风响应运动；其中，飞机的阵风响应运动量包括飞机质心处的垂直加速度和俯仰角，状态变量x＝[x
ae x
ac
]
t
，x
ae
为飞机状态变量，x
ae
为舵机状态变量；步骤2，将时间域[t0,t
n
]分为n个时刻，在t
i
(0≤i≤n)时刻给定初始舵面的控制输入并输入到飞机数学模型模块中，令理论阵风响应时域模型中的风速输入为零，计算得到飞机在控制下的阵风响应运动量x
i
为t
i
时刻的状态变量；步骤3，按照步骤1计算在t
i
时刻飞机所需要模拟的理想阵风响应运动y(x
i
,t
i
)，然后计算y(x
i
,t
i
)与的运动偏差其中m为需要模拟的飞机运动数量；为了使所述运动偏差最小，将作为优化目标函数，利用无约束问题求解的最优化求解方法，基于理论阵风响应时域模型求解得到零阵风输入下的飞机舵面的最优化控制输入步骤4，在时间域[t0,t
n
]的n个时刻内重复步骤2和3，求解得到最优化的飞机舵面的时域控制输入4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤1需要模拟的阵风分为离散阵风和连续紊流两类。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法，单独模拟飞机的俯仰运动时选取升降舵；单独模拟飞机的垂直运动时，选取副翼。

技术总结
本发明提出了一种阵风响应飞行试验方法，属于飞行试验技术领域。本发明方法以考虑飞机真实结构、气动和控制的理论阵风响应时域模型为基础，采用最优化的方法求解舵面时域控制输入，在无风条件下，通过舵面偏转控制飞机模拟阵风响应运动。本发明方法通过舵面控制飞机来模拟产生阵风响应运动，摆脱了自然阵风下飞机阵风响应飞行试验对天气状况的依赖，规避了不可控的风险；本发明方法采用时域确定的舵面控制输入替代传统的随机信号输入，解决了传统试验方法中人工阵风模拟在频域内受限于模拟阵风类型的问题，更能直观说明舵面偏转和阵风引起的飞机运动的相似性，有利于阵风响应飞行试验的具体实施，具有工程应用价值。具有工程应用价值。具有工程应用价值。


技术研发人员：吴志刚 邱祈生 杨超
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2022.01.28
技术公布日：2022/6/10