《先进飞行控制系统》第(III)

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1、先进飞行控制系统第十二节课(20121123)5.5飞机轨迹控制系统5.5.1飞行高度的稳定与控制5.5.2空速与M数的控制与保持5.5.3自动着陆飞行控制系统5.5.4飞机侧向轨迹控制5.5.5自动侧向波束导引系统5.5.3自动着陆飞行控制系统自动着陆是廿世纪六十年代初发展起来的一种控制系统即它能在恶劣气候、无目视基准条件下，自动导引飞机，安全正确地在跑道降落。这个系统的出现，使飞机实现了全天候飞行。（1）自动着陆的几个典型飞行阶段自动着陆分为五个典型阶段:定高阶段下滑阶段拉平阶段保持（飘落）阶段滑跑阶段飞机自动着陆阶段图（1）自动着陆的几个典型飞行阶段定高阶段：飞

2、机在着陆前，大约300~500m高度上做定高飞行下滑阶段：当截获到下滑波束线后，即按一定的下滑坡度下滑，此时速度较高，是失速速度的1.3倍，民航机约v＝70~85m/s而垂直下降度,航迹倾斜角拉平阶段：大约在飞机离地15m左右，飞机的垂直下降速度下降，接地时大约有，且航迹倾斜角减小，使飞机沿曲线拉起，称为拉平阶段保持（漂落）阶段：大约飞机离地0.5~1.0m时，进一步减小速度，且使方向与地面平行（即）；此时逐渐加大角，保持方向与地平面平行；当速度达到降落速度时，将由于G＞L（升力），飞机以指数曲线轨迹落地称为飘落滑跑阶段：当飞机与地面接触后，在跑道上滑跑，此时常采用轮

3、子刹车或发动机反推力措施，来减小滑跑距离。（1）自动着陆的几个典型飞行阶段（2）完成自动着陆飞行的必备设备飞机上：装有含无线电接收设备的下滑波束导引系统地面上：（无线电信标台）下滑信标台：给出下滑基准；航向信标台：给出航向（侧向）着陆基准；外、中、近三个指点信标台：指示飞机进入跑道入口精确距离和时间。信标台1）下滑信标台：在地面上，用以给飞机提供下滑基准。下滑信标台向飞机着陆方向连续发射两个频率的无线电调幅波（90HZ和150HZ）,其载波频率范围一般为329.3~335MHZ，由90HZ的大波瓣下沿与150HZ最下面一个波瓣互相重叠，形成等信号线―即下滑波束中心线，

4、此线仰角一般为，在此下滑线下方150HZ调幅信号强于90HZ的信号，而此线上方则是90HZ信号较强。下滑信标台提供下滑基准2）下滑波束导引系统（在机上）：组成：下滑耦合器（由信号接收，放大，限幅和信号变换等部分组成）。俯仰角位置控制系统。工作原理：当飞机沿下滑波束中心线飞行时，机上的接收机接到两个频率的信号强度相等，耦合器输出为零。当飞机偏离下滑线一边时由于机上接收到的两个频率信号强度不等而出现波束偏差角г（在波束上方，г为正值），当г＞0时，耦合器输出经俯仰角位置控制系统工作，迫使飞机回到波束中心线上。（3）下滑波束导引系统下滑波束导引系统结构图建立：1）飞机航迹倾

5、斜角偏差与波束偏差角г之间的几何关系设下滑波束线仰角为(与水平线夹角)飞机航迹在下滑波束下方一个垂直距离d（飞机在波束线下方，d<0）且波束偏差角г根据图中几何关系有：结构图为：下滑波束导引系统运动学环节方块图由图可见：波束偏差角г与航迹倾斜角成积分关系，随着飞机接近地面，R，使积分速率，导引系统将发散2）下滑耦合器控制律的选择由于航迹倾斜角与波束偏差角г之间有一个积分环节，为保证系统有良好的动态特性和稳态精度，取耦合具有比例加积分的形式，同时为改变动态特性，又接入相位超前网络下滑耦合器结构图其中：零点，用来补偿俯仰角位移系统传函中最靠近原点的极点。3）下滑波束导引系

6、统结构图姿态角位移控制系统飞机方程―用短周期纵向方程控制律：下滑波束导引系统结构图说明：图中考虑基准下滑航迹倾斜角；姿态控制中加补偿信号进入姿态控制系统，对沿下滑线下降的过渡过程有好处。对常值力矩干扰是折算成舵面偏角加到系统中，而垂直风则折成迎角干扰考虑分析的。进场时间短，对精度影响大的是飞机外形的变化，v变化和r的变化。分析误差主要应分析，引起的变化。测量距离由指点信标台完成，如不好准确测量，可用高度来近似计算。（4）自动拉平系统1）自动着陆等级的划分自动着陆可分三级，即等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，而最高级Ⅲ又可细分为Ⅲa，Ⅲb，Ⅲc。这个等级是按能见度条件分类的（包括垂直方向

7、上指允许的最小云雾底部的高度；称为决断高度DH,水平距离是飞机对跑道能见的距离RVR）。等级规定了DH与RVR的组合区。着陆等级的定义实现Ⅱ级自动着陆（含Ⅰ级）是指仅靠下滑导引系统（或下滑耦合器）引导飞机下滑，到达决断高度后，由飞行员利用手操纵继续着陆―即意味着不用设计自动拉平系统若实现Ⅲ级着陆，则必须有自动拉平系统。Ⅲa允许飞机利用自动拉平系统完成自动着陆，此时飞行员在飞机接地后才接管对飞机的控制。Ⅲb允许飞机利用自动拉平系统及拉平后的继续控制，这样，驾驶员在飞机接地后，只需在跑道的途中进行控制。Ⅲc允许飞机完成自动着陆的全过程。Ⅲa，Ⅲb的决断高