飞机方向舵故障建模与侧风着陆仿真

《飞机方向舵故障建模与侧风着陆仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、飞机方向舵故障建模与侧风着陆仿真　　摘要：我国计算机与数控技术的不断发展，让制造行业发生了翻天覆地的变化，新一轮的技术战争已经打响。飞机已经成为人民出行的重要交通工具，飞机的安全关系着乘客的生命财产，是不容忽视的事情。本篇文章就主要讲述基于飞机原有的风动技术下根据CFD数据建立的上下方向舵的浮动，停滞以及脱落等故障的数学模型。根据飞机方向舵可能产生的故障对在风机模拟器上进行各种模拟实验，主要是进行侧风着陆的仿真模拟实验，以此来验证模型是否安全可靠，以及模型降落的准确程度，来得到和实际侧风想吻合的故障模型。最后在详细的探讨

2、在方向舵的故障因素下，导致侧风着陆的安全性与需要驾驶人员承担的负荷。　　关键词：故障建模；侧风着陆；仿真；驾驶员负荷　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.189　　0引言　　飞机故障无论大小，都会对乘坐人员的生命财产造成损失，在各种飞机事故中，飞机操作系统的故障导致的飞机事故占到了大多数，比如，在以色列的一架飞机上，在进行试驾的时候由于飞行员在飞机飞行的过程中想要加大油门让飞机提速，达到飞机的平衡让它平稳降落但是由于提速过快，受到风的阻力太大，从而导致飞机的右侧机翼被折断，产生飞

3、行事故。从这个事故中我们可以看出飞机在进行操作的时候如果操作面发生故障或者脱落是十分危险的，因此研究飞机操纵面的故障和脱落情况就显得尤为重要。　　1方向舵故障分类与建模　　在飞机进行飞行动力的建模时我们必须依靠大量的数据来支持，比如最常见的方法就是风洞数据的采集。但是这种方法往往花费的时间长，成本高。相比较之下，进行故障建模时需要的数据就比较少，如果只是为了风洞建模的需要就进行风洞试验就有点得不偿失了。发生这种情况的主要原因一般是飞机的故障类型多，理论的分析比较困难，又不可能不断的去进行试验，因为一次试验的成本是高昂的。

4、由于各种原因导致我们几部不可能得到很真实有效的故障数据模型。如今科学技术已经十分发达，很多的故障模型研究人员都已经建立了自己比较简单的数据模型，以此来进行理论基础的试验。这种研究的难度比较小。本篇文章主要是针对已经有了的CFD方法进行数据分析，根据以前的数据模型来建立相对比较准确的方向舵数据模型，通过不同的种类对不同程度的飞机故障进行分析，建立飞机方向舵等故障的动力模型，以此来证明模型的准确性，在这个基础上探讨驾驶员在方向舵脱落状态下进行侧风飞行以及安全着陆的压力负荷。　　（1）方向舵故障分类与建模。方向舵主要是分为上下

5、两个部分，本文我们主要研究上下方向的方向舵遇到松浮，卡滞和脱落的几种故障分析。　　方向舵脱落和飞机的质量，飞行控制系统的原理以及起落时的压力等有关系，这些因素我们都是可以通过建模来解决的，采用飞机飞行的真实数据，来建立方向舵缺失，衡航向气动力损失，而且航向的操纵功能丧失。　　气动力的数据就是飞机的基本飞行数据，在这种情况下，飞机的飞行状态为一个数学线性函数，为式中Ci0（a，b，c）是飞机的基本气动参数。Cics（a，b，c）为操控界面的气动系数，Cim（m）是飞机在运行过程中引起的参数的变动情况，Cige是飞机运行过程

6、中由于飞行引起的气动系统，Cicf是飞机进行结构运动的时候引起的气动系数，Cies是由飞机的外挂物件所引起的飞机运行参数的变动，Cioc是除了飞机的方向舵和其他操作系?y引起的飞机气动系数。　　在飞机运行的整个过程中，气动力是通过非线性的系数来表示的，这个系数包括飞机的升力系数，阻力系数，侧立系数，以及偏航力系数等。气动系数一般就是指在飞机的飞行状态下，飞机的各个角度旋转所发生的函数变化，一般是指飞机的方向舵发生脱落故障时，各个飞行指数的增量。　　在方向舵发生偏转的时候气动系数的增加指数为零。表明飞机的方向舵发生卡滞事故

7、的时候，方向舵是一个可以引起气动系数的常数。也就是说飞机的方向舵发生浮动故障。这种故障的偏离角度几乎是侧滑角度，可以用公式表示，在此公式中Ci0（a，b，m）是两个不同机动系数的指数。K1是气动系数的基本参数，k2是方向舵的转动引起的气动变化因子。　　（2）静力系数。本文主要是建立在空气动力学说的动力数据上，这部分数据都是对已经通过的信息进行测试的。当方向舵脱落时就会引起气动系数的变化，这种变化主要是通过CFD的测试方法取得的。把原机和方向舵脱落的飞机进行三维系数的对比，通过对比可以得出CFD求解器中的动力差与方向舵脱落

8、时的动力损失相比较。然后利用ANSYS，ICEM，CFD等的软件进行排版，做到对机身的加密保护。　　（3）方向舵脱落对偏航阻尼的影响。如果空气流是从正面滑流过机尾的，那么Bvt大于0.这种情况下如果受到机翼的融合旋涡的影响，这是机身就会发生侧偏离，偏离角度用表示，那么倾斜速度就是用oy表示，就是正数。可以用公式　　2