基于動力學(xué)仿真的結(jié)冰飛行安全防護理論與方法

目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與研究意義 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.2.1 結(jié)冰對空氣動力學(xué)特匪的影響 4
1.2.2 結(jié)冰對飛行動力學(xué)特性的影響 s
1.2.3 結(jié)冰飛行風(fēng)險預(yù)測方法 10
1.2.4 容冰飛行與結(jié)冰邊界保護 12
1.2.5 結(jié)冰飛行仿真模擬器的開發(fā) 14
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀總體對比分析 15
1.3.1 結(jié)冰問題試驗研究方面 16
1.3.2 自主創(chuàng)新能力方面 16
1.4 本書主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排 17
第2章 結(jié)冰飛機氣動影晌模型與動態(tài)響應(yīng)特性分析 20
2.1 結(jié)冰飛機線性氣動影響模型 20
2.1.1 小迎角葡圄飛機結(jié)冰前后氣動特性分析 20
2.1.2 結(jié)冰飛機結(jié)性氣動力模型 28
2.2 結(jié)冰飛機非線性氣動影響模型 30
2.2.1 大迎角范圍飛機結(jié)冰前后氣動特性分析 30
2.2.2 結(jié)冰飛機非線性氣動力模型 32
2.3 飛機飛行動力學(xué)模型 37
2.4 典型結(jié)冰情形下動力學(xué)特性分析 39
2.4.1 飛機結(jié)冰后配平特性 39
2.4.2 飛機結(jié)冰后動態(tài)響應(yīng)特性 40
2.5 本章小結(jié) 43
第3章 結(jié)冰條件下飛機全包線飛行晶質(zhì)評估 44
3.1 飛機橫航向品質(zhì)評估方法 44
3.2 電傳操縱系統(tǒng)模型的建立 45
3.3 基于數(shù)據(jù)特征的自適應(yīng)等效系統(tǒng)擬配算法 46
3.3.1 飛機橫航向擾動后運動參數(shù)表達式 46
3.3.2 自適應(yīng)橫航向擬配初值計算流程 48
3.3.3 算例驗證 50
3.4 全飛行包線范圍內(nèi)橫航向飛行品質(zhì)評估 53
3.4.1 并行數(shù)值仿真計算 54
3.4.2 干凈構(gòu)型條件下的飛行晶質(zhì)評估 54
3.4.3 結(jié)冰條件下的飛行晶質(zhì)評估 56
3.5 本章小結(jié) 59
第4章 考慮翼面失速的結(jié)冰區(qū)風(fēng)險預(yù)測方法 60
4.1 典型飛行想定 60
4.2 基于極值理論的飛行風(fēng)險定量評估模型 61
4.2.1 極值分布與極值定理 61
4.2.2 極值模型的選擇及參數(shù)檢驗方法 64
4.2.3 結(jié)冰飛行風(fēng)險概率計算方法 65
4.3 結(jié)冰后飛行風(fēng)險等級分類 66
4.4 案例分析 67
4.4.1 干凈構(gòu)型案例分析 68
4.4.2 全機結(jié)冰案例分析 69
4.4.3 僅機翼結(jié)冰案例分析 72
4.5 本章小結(jié) 75
第5章 結(jié)冰情形下安全空間構(gòu)建與結(jié)冰致災(zāi)機理分析 76
5.1 結(jié)冰飛機閉環(huán)系統(tǒng)模型 77
5.2 飛行安全壁間構(gòu)建方法 78
5.2.1 飛行安全譜計算 78
5.2.2 飛行風(fēng)險量化 80
5.2.3 安全空間構(gòu)建 81
5.3 基于APSO-RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的飛行安全壁間智能預(yù)測方法 85
5.3.1 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 86
5.3.2 APSO 算法 87
5.3.3 安全空間智能預(yù)測 90
5.4 復(fù)雜結(jié)冰情形下結(jié)冰致災(zāi)機理分析 93
5.4.1 對稱結(jié)冰情形案例分析 94
5.4.2 非對稱結(jié)冰情形案例分析 96
5.5 本章小結(jié) 100
第6章 結(jié)冰飛行控制律重構(gòu)設(shè)計方法 101
6.1 基于魯棒伺服LQR 的結(jié)冰飛行控制律重構(gòu) 101
6.1.1 魯棒伺服LQR *優(yōu)控制理論 101
6.1.2 基于魯棒伺服LQR 的結(jié)冰飛機控制律重構(gòu)設(shè)計 104
6.1.3 仿真驗證及結(jié)果分析 106
6.2 基于PID 控制的平尾結(jié)冰控制律設(shè)計 112
6.2.1 進近與著陸下滑階段配平與仿真分析 112
6.2.2 復(fù)雜情況下平尾結(jié)冰動力學(xué)仿真 113
6.2.3 基于PID 控制的縱向危險改出 119
6.3 基于反饋線性化－模糊控制的結(jié)冰飛行控制律重構(gòu) 123
6.3.1 反饋線性化理論與模糊控制原理 123
6.3.2 結(jié)冰飛機縱向飛行控制律重構(gòu)設(shè)計與驗證 126
6.3.3 結(jié)冰飛機縱向－橫向精合控制律重構(gòu)設(shè)計與驗證 131
6.4 本章小結(jié) 134
第7章 容冰飛行時非線性動力學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定域分析 135
7.1 非線性系統(tǒng)穩(wěn)定域基本概念 135
7.2 基于平方和理論的容冰飛行穩(wěn)定域分析方法 137
7.2.1 基于平方和理論的多項式非線’性系統(tǒng)吸引域估計 137
7.2.2 飛機縱向多項式動力學(xué)模型 139
7.2.3 基于平方和理論的飛行穩(wěn)定邊界計算 147
7.2.4 容冰飛行穩(wěn)定邊界構(gòu)建案例 150
7.3 基于微分流形理論的容冰飛行穩(wěn)定域分析方法 155
7.3.1 流形理論 155
7.3.2 動力學(xué)邊界計算及準確性驗證 156
7.3.3 結(jié)冰情形下飛行穩(wěn)定邊界構(gòu)建案例 159
7.4 基于Lyapunov穩(wěn)定性理論的容冰飛行穩(wěn)定性分析方法 160
7.4.1 Lyapunov穩(wěn)定性基本理論 161
7.4.2 基于Lyapunov穩(wěn)定性理論的飛行穩(wěn)定邊界計算 161
7.4.3 結(jié)冰情形下飛行穩(wěn)定邊界構(gòu)建案例 163
7.5 本章小結(jié) 169
第8章 基于非線性動態(tài)逆的結(jié)冰邊界保護方法 171
8.1 翼面結(jié)冰監(jiān)控告警系統(tǒng) 172
8.1.1 飛機狀態(tài)監(jiān)控模式 173
8.1.2 結(jié)冰后氣動參數(shù)辨識 174
8.1.3 結(jié)冰嚴重程度告警 179
8.2 現(xiàn)有結(jié)冰邊界保護系統(tǒng)工作原理 180
8.3 典型飛機非線性動態(tài)控制律 182
8.3.1 非線性動態(tài)控制律基本理論 182
8.3.2 飛機內(nèi)環(huán)快變量回路控制律 185
8.3.3 飛機外環(huán)慢變量回路控制律 186
8.3.4 動態(tài)逆控制特性分析 188
8.4 基于非線性動態(tài)逆的結(jié)冰邊界保護系統(tǒng) 190
8.5 結(jié)冰邊界保護系統(tǒng)仿真分析 192
8.5.1 結(jié)冰嚴重程度保持不變的飛行情形 192
8.5.2 結(jié)冰嚴重程度不斷增加的飛行情形 193
8.6 本章小結(jié) 195
第9章 基于復(fù)雜動力學(xué)仿真的結(jié)冰綜合飛行仿真系統(tǒng) 196
9.1 結(jié)冰綜合飛行仿真系統(tǒng)總體框架 197
9.2 結(jié)冰綜合仿真平臺組成及功能 197
9.2.1 主仿真節(jié)點的構(gòu)建 197
9.2.2 多功能綜合顯示系統(tǒng) 199
9.2.3 數(shù)據(jù)庫存取及管理節(jié)點 202
9.3 基于HUD 的結(jié)冰安全保障系統(tǒng) 203
9.3.1 典型HUD 顯示方案設(shè)計 203
9.3.2 結(jié)冰風(fēng)險預(yù)測模塊 205
9.3.3 穩(wěn)定邊界求解模塊 206
9.3.4 安全壁間顯示分系統(tǒng) 207
9.3.5 安全關(guān)鍵飛行參數(shù)實時邊界保護分系統(tǒng) 208
9.4 本章小結(jié) 209
參考文獻 210
附錄 220