《先进飞行控制系统》第(VII)

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1、先进飞行控制系统第六节课(20121102)2.5飞机（本体）自然特性分析2.5.1纵向自然特性分析2.5.2横侧向自然特性分析因为飞机的飞行参数根据高度、速度的不同而不同，所以高度、马赫数决定飞行状态，也决定飞行包线。研究整个飞行包线内的性能需要取飞机的不同状态来研究，如1000米一个高度，一个高度下三个速度。2.5.1纵向（本体）自然特性分析（1）复频域分析由求得复根由求得复根根据两个共轭复根在复平面的位置就可以决定飞机纵向的稳定性及动态特性。2.5.1纵向（本体）自然特性分析2.5.1飞机纵向自然特性分析（2）频域分析绘制飞机

2、的Bode图或开环频率特性图来分析闭环系统性能例：某飞机在作等速平飞，各大导数为：2.5.1飞机纵向自然特性分析（2）频域分析由此可得：短周期固有频率为长周期固有频率为其频率特性图为：张明廉书图1-562.2.4飞机自然特性分析2.5.1飞机纵向自然特性分析由图知：的幅值在短周期固有频率处远比在长周期固有频率处的要小（约差70dB）。说明在短周期响应中飞行速度的变化很小，与前结论相同。而且在长周期频率处，幅值有-40dB/dec的变化，相角有的衰减，说明在长周期频率处是一二阶振荡环节2.2.4飞机自然特性分析2.5.1飞机纵向自然特

3、性分析由图知：的频率特性在长周期固有频率处变化很小（这是因为表达式中分母的长周期二次因式与分子的二次因式是相当接近的），而在短周期固有频率处非常接近于一个二阶震荡环节，说明主要反映短周期频率特性。2.2.4飞机自然特性分析2.5.1飞机纵向自然特性分析由图知：长、短周期固有频率处均具有相当的数值说明无论是以长周期频率操纵飞机，还是以短周期频率操纵飞机都会引起产生相当数量的变化。2.5.1飞机纵向自然特性分析（3）时域分析飞机自然特性的时域分析，即为给飞机施加单位阶跃输入信号，测量其输出。可得如图所示结果：由图可见：在短周期运动中，的

4、幅值变化很小，长周期运动中的幅值几乎为零。2.2.4飞机自然特性分析2.5.2横侧向自然特性分析（1）复频域分析由求得共轭复根由求得实根由求得实根根据一个共轭复根及两个实根在复平面的位置就可以决定飞机横侧向稳定性及动态特性。2.5.2横侧向自然特性分析（2）频域分析绘制飞机的Bode图或开环频率特性图来分析闭环系统性能例：某飞机在作等速平飞，各大导数为：2.5.2横侧向自然特性分析（2）频域分析由此可得：荷兰滚模态固有频率为滚转模态固有频率为螺旋模态固有频率为其频率特性图为：张明廉书图1-662.2.4飞机自然特性分析2.5.2横侧

5、向自然特性分析除外，其余传递函数的频率特性中均出现荷兰滚峰值。说明除了由脉冲偏转引起的响应过程外，其余脉冲响应中荷兰滚都起主要作用。与的对数幅频特性在荷兰滚频率是比较突出；而在快速倾斜运动对应的频率时，振幅变化较小。因而在的过渡过程中，快速运动分量不显著。从的对数幅频特性来看，在快速运动所对应频率处振幅特性下降较大，说明的过渡过程中，快速倾斜运动占主要地位。2.5.2横侧向自然特性分析综上所述，方向舵偏转主要引起荷兰滚模态运动，对滚转运动的影响不很明显。副翼偏转主要引起滚转模态运动，对荷兰滚模态有一定的影响。2.5.2横侧向自然特性

6、分析（3）时域分析飞机自然特性的时域分析，即为给飞机施加单位阶跃输入信号，测量其输出。可得如图所示结果：由图可见，副翼引起的滚转角为快速运动，荷兰滚模态影响除滚转角以外的所有其他参数。2.5.2横侧向自然特性分析（3）时域分析由图可见，在副翼作用下，滚转角在很短时间内变化很大；荷兰滚模态在各参数中均占主要地位；偏航角不能自稳定。第三章测量与传感器要实现飞行自动控制，首要的问题是如何精确测量飞行器的各种飞行参数，例如：飞机的姿态角、角速度、过载、飞行高度和速度等。测量这些参数的仪表和传感器有陀螺仪、加速度计、马赫数传感器和高度传感器等

7、。本章讨论飞行控制系统中常用的测量飞行参数的各种传感器的工作原理及应用。第三章测量与传感器飞机高度的测量电磁波反射、垂直速度积分和大气压测高度飞机空速及马赫数的测量同样用空速管引入静、总压算得动压来测量。飞机气流角的测量-迎角（侧滑角）传感器有风标式、压差式和探头式。第三章测量与传感器飞机加速度的测量简单式、浮子摆式和挠性摆式飞机姿态角的测量垂直陀螺仪测俯仰角和滚转角；航向陀螺仪测航向角。飞机位置的测量无线电测距、雷达测距3.1飞行高度的测量（1）定义飞行高度指飞机在空中距离某一基准面的垂直距离。由于所选测量的基准面不同，测出的高度

8、也不同。飞行中常用的高度有四种：绝对高度：飞机与海平面之间的垂直距离；真实高度：飞机与地面目标（山顶等）之间的垂直距离；相对高度：飞机与机场地面之间的垂直距离；标准气压高度：飞机与气压为101325Pa的气压面之间的垂直距离。3.1飞