高原机场飞行条件飞行员数学模型分析

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1、2011全国仿真技术学术会议论文集高原机场飞行条件飞行员数学模型分析张子彦(成都飞机设计研究所，四川成都610041)摘要：飞机在高原机场飞行条件下，由于缺氧的原因会对飞行员的生理和心理特性产生影响，这种影响可能会导致人机闭环稳定性出现问胚，从而影响飞机的飞行安全。因此，研究高原飞行条件对飞行员数学模型的影响，并进行适当的修正是很有必要的。对飞行员数学模利修正研究的重点应放在对人机闭环稳定性影响较大的时间延迟上。关键词：高原机场；飞行员；数学模型中圈分类号：V249文献标识码：APilotModelAnalysisonPlateauA

2、irportFlyingConditionZHANGZi—yan(ChengduAircraftDesignandResearchInstitute，Chengdu，Sichuan610041)ABSTRACT：UnderthefUghtconditionofplateauairports，theanoxicconditionwillaffectpilot'sphysiologyandpsychologycharacteristic．Itwillbenecessarytostudytheinfluenceandmodifythepil

3、otmodelonplateauairportfly—ingcondition．Theemphasesshouldbethetimedelaywhichwillaffectthestabilityofpilot—aircraftsystemverymuch．KEYWORDS：Plateauairport；Pilot；Model1引言我国是世界上高原机场最多的国家，也有着世界上高度最高的高原机场，与普通的平原机场相比，高原机场空气密度低，地形复杂，气象条件复杂，外部流场复杂多变。这些都使得飞机在高原机场的起飞和降落要困难得多。除此以外，

4、飞机在高原机场起飞着陆过程中，由于缺氧，会对飞行员的生理和心理特性造成不利影响。从飞机飞行控制的角度看，飞行员是分析人机闭环特性中的一个重要环节。高原机场飞行条件对飞行员的不利影响也会对飞机的人机闭环稳定性造成不利影响，严重时甚至会引起飞行安全的问题。为了了解这些不利的影响，并找出避免和减小这种不利影响的方法，分析研究高原机场飞行条件对飞行员数学模型的影响，并进行适当地修正，是非常必要的。2飞行员数学模型的重要性2．1对飞机设计的重要性飞机是由飞机设计师设计的，但它是由飞行员来驾驶基金项目：国家自然科学基金重点项目(6083012)收

5、稿日期：201l—04一13一182一的。飞机设计师的目的是设计出让飞行员感到有良好操纵稳定性的飞机。而在飞机完成研制能上天飞行以前飞行员是无法驾驶飞机的。在仿真试验设备研制出来以前飞行员也无法通过仿真来感知飞机的操纵稳定性。为此，在飞机设计过程中必须将飞行员的特性用数学仿真模型来代替，对飞行员数学模型的研究已有很长的历史，现在对飞行员数学仿真模型的表达也越来越精确，越来越接近真实情况。在把飞行员作为一个标准的数学仿真模型的前提下，也逐步建立了系统的完整的分析方法，可以用比较简单的分析方法来研究飞机的操纵稳定特性。使得飞机设计师在大部

6、分情况下可以不依赖飞行员来设计飞机。因此，飞行员数学仿真模型在飞机设计过程中起着非常重要的作用。2．2对飞机飞行性能分析的重要性现代的飞机为了保证飞行安全和飞行质量，通常都加装了飞行数据监测系统，该系统可以完整的记录飞机飞行过程中的大部分重要的运动参数，如飞机的飞行高度，速度，迎角，过载，俯仰角速率，滚载角，滚转速率偏航角，偏航速率等。它也可以记录下飞机各主要系统，如动力系统，飞行控制系统的工作状态，还可以记录下飞行员的各种操纵输入，包括开关量的输入及闭环操纵时的输入动作。通过这些数据，可以分析判断出飞机飞行过程中飞机各系统是否工作正

7、常，飞行员的操纵有无失误。这种分析方法的前提也是将飞行员作为一个标准的数学模型来对待的。2．3对飞行仿真试验设备研制的影响飞行仿真试验设备对飞机设计和飞行员的训练都有重要意义。为了保证飞行仿真试验设备有较高的仿真度，在研制过程中要满足一系列的设计要求，如视景的视场角，动态响应的时间延迟等。仿真试验设备和飞机一样，不是针对某些个别飞行员研制的，而是要对所有的飞行员都适用的。因此，它们研制的前提也是把飞行员作为标准的仿真数学模型。3高原机场飞行对飞行员提出了更高的要求所指的高原机场飞行，是指高原机场终端区飞行，也就是在高原机场的起飞和进场

8、着陆。3．1飞机性能下降由于高原机场的高度较高，空气密度较低，使得飞机的空气动力特性和发动机的性能都有所降低，从而使飞机的飞行性能也有所下降。3．2复杂地形的影响高原机场的地形是非常复杂的，它建在崇山峻岭之中，许多机场周