基于動力學仿真的結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 結冰對空氣動力學特匪的影響 4
1.2.2 結冰對飛行動力學特性的影響 s
1.2.3 結冰飛行風險預測方法 10
1.2.4 容冰飛行與結冰邊界保護 12
1.2.5 結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 結冰飛機氣動影晌模型與動態(tài)響應特性分析 20
2.1 結冰飛機線性氣動影響模型 20
2.1.1 小迎角葡圄飛機結冰前后氣動特性分析 20
2.1.2 結冰飛機結性氣動力模型 28
2.2 結冰飛機非線性氣動影響模型 30
2.2.1 大迎角范圍飛機結冰前后氣動特性分析 30
2.2.2 結冰飛機非線性氣動力模型 32
2.3 飛機飛行動力學模型 37
2.4 典型結冰情形下動力學特性分析 39
2.4.1 飛機結冰后配平特性 39
2.4.2 飛機結冰后動態(tài)響應特性 40
2.5 本章小結 43
第3章 結冰條件下飛機全包線飛行晶質評估 44
3.1 飛機橫航向品質評估方法 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)橫航向飛行品質評估 53
3.4.1 并行數(shù)值仿真計算 54
3.4.2 干凈構型條件下的飛行晶質評估 54
3.4.3 結冰條件下的飛行晶質評估 56
3.5 本章小結 59
第4章 考慮翼面失速的結冰區(qū)風險預測方法 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 結冰飛行風險概率計算方法 65
4.3 結冰后飛行風險等級分類 66
4.4 案例分析 67
4.4.1 干凈構型案例分析 68
4.4.2 全機結冰案例分析 69
4.4.3 僅機翼結冰案例分析 72
4.5 本章小結 75
第5章 結冰情形下安全空間構建與結冰致災機理分析 76
5.1 結冰飛機閉環(huán)系統(tǒng)模型 77
5.2 飛行安全壁間構建方法 78
5.2.1 飛行安全譜計算 78
5.2.2 飛行風險量化 80
5.2.3 安全空間構建 81
5.3 基于APSO-RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡的飛行安全壁間智能預測方法 85
5.3.1 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡 86
5.3.2 APSO 算法 87
5.3.3 安全空間智能預測 90
5.4 復雜結冰情形下結冰致災機理分析 93
5.4.1 對稱結冰情形案例分析 94
5.4.2 非對稱結冰情形案例分析 96
5.5 本章小結 100
第6章 結冰飛行控制律重構設計方法 101
6.1 基于魯棒伺服LQR 的結冰飛行控制律重構 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 的結冰飛機控制律重構設計 104
6.1.3 仿真驗證及結果分析 106
6.2 基于PID 控制的平尾結冰控制律設計 112
6.2.1 進近與著陸下滑階段配平與仿真分析 112
6.2.2 復雜情況下平尾結冰動力學仿真 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－模糊控制的結冰飛行控制律重構 123
6.3.1 反饋線性化理論與模糊控制原理 123
6.3.2 結冰飛機縱向飛行控制律重構設計與驗證 126
6.3.3 結冰飛機縱向－橫向精合控制律重構設計與驗證 131
6.4 本章小結 134
第7章 容冰飛行時非線性動力學系統(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 動力學邊界計算及準確性驗證 156
7.3.3 結冰情形下飛行穩(wěn)定邊界構建案例 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 結冰情形下飛行穩(wěn)定邊界構建案例 163
7.5 本章小結 169
第8章 基于非線性動態(tài)逆的結冰邊界保護方法 171
8.1 翼面結冰監(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 結冰后氣動參數(shù)辨識 174
8.1.3 結冰嚴重程度告警 179
8.2 現(xiàn)有結冰邊界保護系統(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)逆的結冰邊界保護系統(tǒng) 190
8.5 結冰邊界保護系統(tǒng)仿真分析 192
8.5.1 結冰嚴重程度保持不變的飛行情形 192
8.5.2 結冰嚴重程度不斷增加的飛行情形 193
8.6 本章小結 195
第9章 基于復雜動力學仿真的結冰綜合飛行仿真系統(tǒng) 196
9.1 結冰綜合飛行仿真系統(tǒng)總體框架 197
9.2 結冰綜合仿真平臺組成及功能 197
9.2.1 主仿真節(jié)點的構建 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 的結冰安全保障系統(tǒng) 203
9.3.1 典型HUD 顯示方案設計 203
9.3.2 結冰風險預測模塊 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 安全關鍵飛行參數(shù)實時邊界保護分系統(tǒng) 208
9.4 本章小結 209
參考文獻 210
附錄 220