基于超静定配平的机动载荷控制风洞试验

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMay252017V01．38No5SSN1000—6893ON11—1929／Vhttp：／／hkxbbuaaedu．crlhkxb@buaa．edu．cnDOI：10．7527／81000—6893．2016．0282基于超静定配平的机动载荷控制风洞试验曾宪昂h‘，蒲利东1，李俊杰1，谭申刚2，谢怀强11．中航工业第一飞机设计研究院强度设计研究所。西安7100892．中航工业第一飞机设计研究院总师办，西安710089摘要：介绍了俯仰机动载荷减缓(MLA)在某运输类飞机缩比风洞试验模型上的应用，旨在通过风洞试验研

2、究一种基于超静定配平原理的机动载荷控制方法。首先，对模型飞机纵向超静定配平方法进行了研究并从理论上揭示通过其减缓机动载荷的基本原理；然后，依据超静定配平原理设计了M1。A控制律，通过反馈模型飞机等效过载驱动副翼偏转减小机翼载荷，同时偏转升降舵来保持飞机的俯仰机动性能；最后，依次实施了超静定配平试验。气动伺服弹性稳定性试验以及机动载荷减缓试验，分别用以确定MLA控制律参数，检查控制系统稳定性以及获取俯仰机动时的系统响应。试验结果表明：在MLA控制律作用下。机翼根部弯矩增量比MI，A控制律关闭时减小了10％以上，而模型飞机的俯仰机动性能基本保持不变；MI。A控制律的加人使控制增稳系统稳定性略有下

3、降；通过超静定配平试验确定MLA控制参数的方法有效提升了MI。A控制律设计可靠性，使翼根弯矩减缓量接近目标值。研究工作为运输类飞机的机动载荷控制设计与试验提供了一种可行途径。关键词：机动载荷减缓；运输类飞机；风洞试验；超静定配平；俯仰机动性能；机翼根部弯矩；控制律设计中图分类号：V215．3文献标识码：A文章编号：10006893(2017)05120596—09安全性和经济性是运输类飞机研制过程中必须考虑的重要设计指标。被动增加结构强度来保证机动载荷作用下结构安全的设计方法是以牺牲经济性来换取安全性；相比之下，机动载荷减缓L1纠(ManeuverLoadAlleviation，MLA)主动

4、控制技术L3。。具有明显的优势。其通过操纵控制面偏转来改变翼面升力分布以降低机翼载荷，不仅可以减轻结构重量，而且还可以有效地延长飞机的使用寿命。美国在20世纪60年代最先在B一52飞机上完成了载荷减缓功能研究，飞机在19机动动作下翼根弯矩减小了40％∞]。早期的C一5A飞机加装了主动升力分布控制系统(ActiveLiftDistri—butionControlSystem，ALDCS)[6j。该系统与飞机控制增稳系统交联，通过驱动副翼和内侧升降舵偏转实现载荷减缓，能够使翼根弯矩减小30％以上[61]，有效减轻了结构重量[8

5、。飞机机动载荷控制首先要确保飞机的机动性不发生降低，而使用单一控制面

6、很难在保持机动性的同时减缓结构载荷，因此，机动载荷控制大都是通过多控制面协调偏转来实现的凹州。例如，Woods—Vedeler等¨u在跨声速动态风洞(Tran—sonicDynamicTunnel，TDT)中同时操纵某主动柔性机翼内侧和外侧控制面降低了模型滚转机动载荷，并使滚转机动性能基本保持不变；在更早的试验中，Miller[】2]通过操纵该主动柔性机翼控制收稿Et期：2016—07·07；退修日期：2016一09—21；录用日期：2016—10—29；网络出版时间：2016—11—2114：39网络出版地址：WWWcnki．net／kcms／detail／111929V20161121．

7、1439．006html基金项目：国家科技部国际合作专项(2013DFA80710)*通讯作者．E—mail：529047986@qqcom引用格武；曾宪昂．蒲翻东．李俊杰．等基于超静定配平的机动载荷控觏风调试硷!J]航空学报．2017．38(5)：120596jZENGxA．PULD，LIJJ，etal．Wind-tunneltestofmaneuverloadcontrolbasedoverdeterminedtrimEJJActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2017，38(5)?120596．航空学报面来改变机翼翼型沿展向的弯度分布，从而减小模型俯仰

8、机动时的机翼根部弯矩；文献[13]将通过翼型弯度控制来实现纵向机动载荷减缓的思想进一步应用到F一111战斗机上实施试飞验证，飞行试验结果表明在多个后缘控制面的联合偏转下飞机能够在产生19过载增量的前提下使翼根弯矩保持不变；唐皓等E14]运用最优控制理论，采用多组控制面联合偏转的作动方案设计了弹性飞机机动载荷减缓最优控制律；宋磊等口53以翼根弯矩为优化指标进行操纵面控制分配，实现了飞翼式飞机机动控制设计。超静定