几年前,当我加入航空学院时,我收到了一套破旧的讲义,并被邀请为研究生讲授飞机稳定性和控制。检查这些笔记可以发现,它们的根源可以追溯到 W.J. 的工作。Duncan,这也许并不奇怪,因为 Duncan 是 50 年前克兰菲尔德的第一位空气动力学教授。毫无疑问,这是一种荣幸,一开始,能够有机会追随这样一位杰出学者的脚步,这让我感到非常畏惧。从那个卑微的开始,我对这个主题的理解不断发展到现在的形式,为本书奠定了基础。飞机稳定性和控制的经典线性理论是永恒的,它相对简单,非常出色,并且在空气动力学领域中根深蒂固。那么有什么新东西呢?简短的回答是:没有太多。然而,今天,这些材料的使用和应用方式已经发生了很大变化,这主要是由于数字计算机的出现。计算机是分析和设计的主要工具,也是所有先进技术飞机所依赖的现代飞行控制系统的重要组成部分。尤其是后者的发展已经并将继续对现在使用主题材料的方式产生重大影响。仅通过空气动力学设计来调整先进技术飞机的稳定性和控制特性已无法保证良好的飞行和操纵品质。飞行控制系统现在通过以有益的方式增强机身的稳定性和控制特性,在确定飞机的飞行和操纵品质方面发挥着同样重要的作用。因此,该主题必须不断发展,以促进与飞行控制的整合,而今天,综合主题的范围更加广泛,更经常被称为飞行动力学。本书中材料的处理反映了我多年来使用、应用和教授它的个人经验。我的成长经历是作为航空电子行业的系统工程师获得的,当时的重点是飞行控制系统的设计。然而,这种材料至关重要的空气动力学起源仍然清晰可见,对此我不能居功。近年来,除了教授该学科的正式课程外,我还很荣幸花了很多时间在航空学院的机载实验室飞机上教授经典材料。这段经历使我能够将材料从邓肯在航空学院成立初期引入的经典处理方法发展到目前的处理方法,这种处理方法偏向于现代系统应用。现代飞行动力学往往关注更广泛的飞行和操纵品质问题,而不是传统的、更有限的稳定性问题
EAS301 航空动力学让学生对航空动力学和飞行力学的原理有基本的了解。在第一部分中,介绍了大气特性以及亚音速和超音速空气动力学流动理论。考虑了翼型和机翼理论以及翼型在升力面中的综合影响。描述了对阻力的重要贡献以及估算干净飞机阻力极点的简化方法。在介绍喷气发动机的基本概念后,讨论了无动力和有动力稳定对称飞行的基本飞行力学。还介绍了爬升性能和速度、起飞和着陆分析以及航程和续航能力等主题,以及基本的静态和动态操纵品质。EAS303 航空结构 - 特性和性能
1998 年,美国空军(美国国防部 (DoD) 所有飞行品质研究和规格开发的支持机构)决定,未来属于无人机和太空,并开始解散赖特-帕特森空军基地的飞行动力学部门。在过去二十年中,随着空军对飞行和操纵品质研究的支持逐渐减弱,对将全新研究来源纳入标准修订的支持也随之减弱。i 这对于美国政府的所有部门都是正确的,但对于 NASA 执行或赞助的工作来说,这也许更为明显。事实上,如果按美国机构对 1998 年以来对飞机飞行和操纵品质的所有贡献进行分类,NASA 和海军几乎肯定会胜过空军。如果将名单扩大到包括旋翼机和垂直/短距起降飞机,陆军将加入 NASA 和海军,领先于空军。
CEASIOM,即飞机综合与综合优化方法的计算机化环境,是一个集成了特定学科概念设计工具的框架。在设计的早期阶段,能够预测飞机的飞行和操纵品质非常有用。为了对所研究的配置进行此操作,需要计算空气动力学数据库并将其与稳定性和控制工具相结合以进行分析。本文介绍了 CEASIOM 的自适应保真计算流体动力学模块如何计算飞机配置的空气动力学数据库,以及如何通过飞行控制系统设计器工具包模块分析该数据以确定飞机的飞行品质和控制规律。本文将预测的飞行品质与波音 B747 飞机的飞行测试数据进行比较,以验证整体方法的优良性。
转换走廊的上限由机翼失速和俯仰姿态决定,而上限则由所需功率和旋翼桨叶拍动决定。当机翼升力的增加与旋翼产生的升力的减少相匹配时,在恒定高度下成功实现从直升机到飞机配置的转换。目前,转换机动由飞行员管理,一般来说,飞行员的工作量高于飞行的其他阶段,特别是,在较高的发动机舱倾斜率下,操纵品质等级会下降(参考文献3)。考虑到在空中交通管制 (ATC) 的指导下在民用倾转旋翼机上执行转换机动的可能性,这种情况可能不是最佳的。此外,从直升机到飞机配置的转换以及从飞机到直升机配置的转换都具有高结构载荷的特点,无论是在旋翼上还是在机身上(参考文献4 , 5 )。
本文描述的飞行员模型的基础是 Hess [5] 提出的结构飞行员模型。介绍了一种利用测量的飞行员频率响应特性来提高所提出的结构飞行员模型准确性的方法。描述了使用 MAI 的飞行员-车辆实验室 (PVL) 工作站进行的具有线性飞机动力学的实验。介绍了结构飞行员模型的修改。介绍了 Matlab/Simulink 环境中飞行员模型参数选择算法的两种方法。将飞行员建模结果与测量的飞行员频率响应进行比较,并介绍和讨论了新得出的操纵品质水平边界。讨论了一种使用通过建模获得的均方误差值来评估操纵品质的方法。最后,简要讨论了改进的结构飞行员在非线性飞机动力学情况下描述人类飞行员行为的能力。
本文介绍了一种总飞行包线方法,用于评估适合纳入概念设计阶段的飞机稳定性和控制品质。总飞行包线筛选可确保飞行器在各种飞行条件下都可调整、稳定和可控,从低速低空飞行到高速低空飞行再到高速巡航飞行。所介绍的方法有助于确定确保低风险飞行所需的前后重心限值。分析是在三架飞机上进行的,这些飞机的用途和飞行曲线截然不同。所选飞机是塞斯纳 150、波音 737-300 和洛克希德 F-117。分析包括从短周期和荷兰滚频率、MIL STD-8785C 和 Bihrle-Weissman 操纵品质以及最小可调整控制速度来观察开环操纵特性。分析显示,这些飞机有许多相似之处,也有许多不同之处,具体取决于它们的表现。
a.从历史上看,海洋工业关于船舶操纵性品质的设计实践仅限于满足监管要求,包括张贴桥梁信息、舵尺寸、舵转速、操舵装置组件和桥梁可见性。通常,在设计阶段很少预测操纵能力和性能特征。尽管人们早已认识到船舶需要具备“良好”的操纵品质,但这些品质从未被定义或量化。随着 20 世纪 60 年代和 70 年代建造更大的油轮,管理机构和公众开始担心这些船舶的安全。1978 年,AMOCO CADIZ 事故发生,1978 年《港口和油轮安全法》通过后,相关研究被高度重视。研究表明,碰撞、撞击和搁浅占所有船舶事故的 70% 以上。已发表的技术文献中记载了一些船舶操纵特性较差的例子,包括容易进行意外 360 度转弯的船舶。
流体动力学——通常在其他地方发展起来——是解决实际问题过程中绝对关键的因素。 很明显,德莱顿继承了航空探索的传统。在这本书中,莱恩非常有效地捕捉到了过去半个世纪以来德莱顿与合作伙伴的合作方式,例如,我们强调研究仪器,获取我们需要的数据;安全和质量保证;由一支小型、综合、高素质的团队进行仔细的飞行计划。我们还从他那里得到了我们愿意应对最困难和看似不可能完成的任务的勇气。我们今天使用的航空委员会 (NACA) 实际上是在 1940 年成立的。在第二次世界大战期间,他参与了这些早期项目的评估。历史记录了所有技术飞机(P-47、P-5 1 和 F6F)的评估,从马赫数、操纵品质、低速和高速飞行高度、机动性、轨道等特性方面进行评估。作为 Hartley A. 的一员,仅凭这些,Walt 就会被铭记和
双人直升机副驾驶的拦截器。此外,还可以编程一种新型的拦截器脱钩,以便在拦截器受阻或飞行员之间发生力争时优先考虑一名飞行员控制站。通过实时测量力,如果两名飞行员在相反方向上施加的力超过指定的力阈值,则拦截器会自动脱钩。本文旨在研究在可控性方面仍然可以接受的自动拦截器脱钩的最大力阈值。为此,四名试飞员参加了双人直升机座舱内配备主动拦截器的地面模拟器的实验测试。通过低空飞行中的接管控制任务开发和验证了安全严重性范围。发现自动拦截器脱钩的最大力阈值在俯仰轴上为 30 N,即控制振动的最大力阈值至少与 2 级操纵品质相关。此外,实施了主动力衰减逻辑,并证明可有效减少自动拦截器脱钩期间的控制活动和直升机姿态变化。