设计过程中的软件系统为探索以前不可行设计提供了新的机会,这些设计可以通过跨学科的通用方法和工具实现。通过 (a) 气动弹性剪裁来承载重新设计的衍生机翼;(b) 开发非常精确的颤振建模和颤振控制合成方法和工具,从而在开发、认证和运行期间改善颤振管理,从而可以快速将现有设计应用于衍生飞机,降低技术风险(例如,使用控制来解决开发过程中发现的颤振问题)。开发的工具和方法的准确性在经济实惠的实验平台上得到验证,然后进行规模化研究,展示跨学科开发周期。制造商通过集成开发颤振控制和气动弹性剪裁,获得用于提高飞机性能的成本效益高的方法、工具和演示器。这些跨学科能力改善了衍生飞机和新飞机的设计周期和验证与确认过程。飞行测试数据将发布在项目网站上,为全球航空航天研究界提供基准。项目成果为制定未来欧盟柔性运输飞机的认证标准起到了催化剂的作用。图 1 所示的飞机是“地平线 2020”项目“无颤振飞行包线扩展以实现经济性能改进”(FLEXOP)的主要演示机,旨在开发和测试主动颤振抑制控制算法 [1]。这架单引擎演示机翼展为 7 米。起飞重量通常为 55 公斤,但压载重量最多可增加 11 公斤。该飞机配备一台 300 N 喷气发动机 [2],位于机身后部。空气制动系统从机身侧面偏转,可实现快速减速、快速空速控制和大进近角。尾翼配置为 V 型尾翼,而每个机翼半部具有四个控制面,其中最外侧的控制面用于抑制颤振(见图 2)。两个最内侧的控制面在起飞和降落时用作增升装置。总共制造了三对机翼,将在无人机试验台上进行测试:• 机翼 - 0 – 一对使用平衡对称型层压板优化的机翼作为参考机翼,颤振速度远远超过飞机的运行速度。该机翼组主要用于基本飞行测试和刚性模型验证。• 机翼 - 1 – 一对颤振机翼,设计用于在测试范围内触发颤振,在运行速度范围内有两种主要颤振模式。然后,将使用主动颤振控制扩展飞行包线。• 机翼 - 2 – 一对使用不平衡复合层压板优化的机翼,通过气动弹性剪裁展示被动载荷减轻。
大多数为飞机控制开发的触觉界面都提供触觉支持作为控制机械手上的附加力。本研究重新审视了主动机械手,这是一种不同于现有触觉界面但与之互补的设计理念。该控制装置将飞行员施加在其上的力传送到飞机,同时通过偏转角反馈飞机的旋转速度。研究发现,与传统的被动机械手相比,主动机械手在补偿跟踪任务中大大促进了目标跟踪和干扰抑制。此外,任务性能的更大改进与更高的强制函数带宽相关。这些发现是由于主动机械手将有效受控元件动力学转变为类似积分器的动力学,同时将干扰抑制集成到神经肌肉系统中。然而,在飞机状态反馈中作用于飞机的高频干扰会对主动机械手的操作效率产生不利影响。根据实验结果和被动性理论的结果,设计和评估了一个超前 - 滞后滤波器,它可以减轻这种影响而不影响任务性能。
《联邦法规》(14 CFR 25.143)规定了飞行员在手动控制上可以施加的最大力量。目前,第 23 部分(通用航空;2017 年重写)、第 27 部分和第 29 部分(旋翼机)中没有参考标准。最近的一些研究表明,CFR 参考力量太高,无法让很大一部分人口达到。为了获得一个相当大的当代样本来更新有关该主题的知识,我们在几个地点收集了飞行员和非飞行员的人类表现数据,使用分层抽样法对年龄、性别和飞行员身份进行抽样,以获得全面的样本。将 CFR 中的标准值与这些样本的数据进行比较,以确定潜在(非飞行员)和实际飞行员群体中有多少比例可以施加本规则允许的最大力量。结果以成功/失败率和获得的性能分布的形式呈现。大部分女性样本无法达到各种控制的短期参考值(所有控制均超过 60%)。根据控制类型,15% 到 65% 的男性样本无法达到参考短期力值。提供了按百分位数划分的完整分布,以便政策制定者可以根据要容纳的总人口百分比确定
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摘要 — 触摸屏技术正迅速而渐进地进入商用航空电子领域,并被引入驾驶舱。本文介绍了荷兰航空航天中心 (NLR) 作为欧盟第 7 框架计划的 ACROSS(减少压力和工作量的先进驾驶舱)项目的一部分进行的试点实验的主要结果,请访问 www.across-fp7.eu 。该实验的重点是在民用运输飞机驾驶舱中使用新型触摸屏应用,并研究了(峰值)工作量减少的潜力。将讨论三种不同的触摸屏应用和相关的实验结果。首先,讨论飞机的所谓战术飞行控制操作,例如改变飞机的速度、航向、高度、飞行高度或垂直速度。其次,建立了一个新颖的后期跑道变更功能,以支持机组人员在进近后期接受新着陆跑道的决定,同时仍允许安全轻松地配置飞机驾驶舱系统。同样,第三个新应用程序允许快速轻松地选择备用机场,随后创建和选择前往备用机场的新航线。进行了一项试点实验,十名航空公司机组人员参加了 NLR 的全动飞行模拟器 (GRACE)。基线形成了当今没有触摸屏功能的飞机操作。使用了主观工作量和态势感知评级,以及客观的眼动追踪测量和时间分析。还研究了湍流(强度)的影响。战术飞行控制应用的主要结果表明,在工作量减少领域还有进一步的设计改进空间,特别是在更严重的湍流下。对于另外两个驾驶舱触摸屏应用,结果支持了以下结论:与基线相比,飞行员的工作量减少、情况意识提高,任务执行速度更快、更容易。关键词 — 飞机飞行控制;备降机场选择;眼动追踪;跑道后期变化;情况意识;战术飞行控制;触摸屏应用技术;工作量评估;HMI 设计。
由于风洞测试,计算机的第一个版本已经准备就绪。下一步是将这些计算机安装在集成了最新空气动力学模型的模拟器上。评估可以开始,首先由专门从事这项工作的“开发模拟器”飞行员进行,然后由被提名按照程序进行的测试飞行员进行。一开始,会发现许多小问题,然后计算机会逐步改进。真正的证明来自试飞本身,因为即使模型通常是可靠的,它们也很少能完全代表飞机在低速、高速和地面效应下的状态。此外,在飞行测试开始时,飞行员第一次接触到飞机响应其指令的加速度。结构的灵活性可能会产生后果
这要归功于风洞测试。这样就可以准备计算机的第一个版本。下一步是将这些计算机安装在集成了最新空气动力学模型的模拟器上。可以开始评估,首先由专门从事这项工作的“开发模拟器”飞行员进行,然后由被提名遵循该计划的试飞员进行。一开始,会发现许多小问题,并且计算机会逐步发展。真正的证明来自试飞本身,因为即使模型通常是可靠的,但它们很少能完全代表飞机在低速、高速和地面效应下的表现。此外,在飞行测试开始时,飞行员第一次接触到飞机响应其指令的加速度。结构的灵活性可能会产生后果
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目前,无论是民用还是军用飞机,几乎都配备某种形式的自动飞行控制系统,作为其标准操作设备的一部分。可用的系统与飞机本身一样多种多样,从单引擎私人飞机上的简单侧倾稳定器或“机翼调平器”,到能够自动控制大型运输飞机从起飞到着陆和滑跑的飞行路线的复杂飞行引导系统。因此,可能有点难以意识到,此类系统的开发源自人类在飞上天空并成为自己“飞行路线命运”的控制者之前多年奠定的基础。当然,早期“重于空气的飞行器”的发明者面临着许多问题,其中最突出的是与实现稳定飞行相关的问题。尽管人们意识到稳定性应该是机器基本设计中固有的,但人们对将稳定性分为动态和静态元素以及机器所具有的各种自由度知之甚少。因此,正如历史记录所表明的那样,人们更加努力地保持机器的直线和水平,不受外部干扰的影响,并通过应用某种形式的人工稳定装置来获得必要的稳定性。值得注意的是,可能第一个
知识和批判性评论。为了纪念我的父亲;我仍然记得你无限的支持和鼓励。你是我的父亲、朋友,也是我这一生的伟大榜样。我也想向我的母亲表达我最诚挚的谢意,感谢她的爱、关怀、善良和慷慨。“谢谢”这个词对于你为我创造的美好事物来说太微不足道了。我感谢我的妻子 Hana,她一直是我最好的朋友和伴侣。感谢她的牺牲