飞机副翼操纵系统非线性传动特性研究.pdf

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1、第32卷第3期计算机仿真2015年3月文章编号：1006—9348(2015)03—0114—05飞机副翼操纵系统非线性传动特性研究张伟，李敬(中航通飞研究院有限公司，广东珠海519040)摘要：在飞机操纵系统控制优化的研究中，为改善民用飞机滚转运动的操纵性能，针对飞机滚转运动的特点，以飞机滚转运动角速度与驾驶盘转动角度比值趋于线性化作为优化目标，建立了目标方程，并提供一种新型机械副翼操纵系统作为解决方法。在CATIA软件中建立了该操纵系统的运动学仿真模型，分析了驾驶盘及副翼的稳态运动轨迹，计算和仿真结果表明．

2、新型副翼操纵系统具有良好的传动特性，能够改善民用飞机的操纵性。新提出的机械副翼操纵系统设计方法，对现代民用飞机设计具有促进和借鉴作用。关键词：操纵系统；传动特性；非线性；副翼中图分类号：V271．9文献标识码：BResearchonNonlinearTransmissionofAileronFlightControlSystemzHANGWei，LIJing(ChinaAviationIndustryGeneralAircraftInstituteCo．Ltd．，ZhuhaiGuangdong519040，Ch

3、ina)ABSTRACT：Inordertoimprovethemaneuverabilityofcivilaircraft，accordingtothecharacteristicsofaircraftmilermotion，aimingatthetransmissioncharacteristicfromtherollerangularvelocitytothesteeringwheelgotolinear，weestablishedtheobjectiveequation，andprovidedanew-

4、stylemechanicalaileroncontrolsystem．Byestablishingaki—nematicssimulationintheCATIASoftware，weanalyzedthetrajeetoryofsteeringwheelandaileron．Simulationre—suitsshowthatthenightcontrolsystemhasgoodtransmissioncharacteristicandcanimprovethemaneuverabilityofcivil

5、aircraft．Thisnew-styleflightcontrolsystemhassomereferenceformoderncivilaircraft．KEYWOIm$：Flightcontrolsystem；Transmissioncharacteristic；Nonlinear；Aileron1引言飞机的操纵性又称为飞机的操纵品质，是指飞机对操纵的反应特性，是影响飞行安全的重要特性之一【l。J。飞行员操纵飞机主要是通过对驾驶盘、脚蹬等施加操纵指令，如位移或力视为“输入量”，通过飞机操纵系统控制飞机操

6、纵面偏转，得到飞机的综合反应，如迎角、角速度等则视为“输出量”。操纵性通常以输出量与输入量的比值来表示。飞机操纵系统是指把飞行员对驾驶盘、脚蹬的操纵指令传动到飞机各个操纵面的机械／电气系统。其中采用拉杆或钢索传动的系统称之为机械操纵系统，采用电气信号直接控制作动器的操纵系统称为电传操纵系统。按照运动方向的不同，飞机的操纵分为俯仰、滚转和航向操纵。对于固定翼飞机，升降舵用于控制飞机俯仰运动，方向舵用于控制飞机偏航运动，副翼用于控制飞机滚转运动。飞行员通过操纵飞机的各操纵面的协同动作实现飞机机动飞行。收稿日期：20

7、14—10—14修回日期：2014—11—28·--——114—--——在给定飞行条件下，一定的驾驶盘转动角度对应着一定的飞机滚转角速度，对于民用飞机，若以驾驶盘转动角度作为输入，以飞机滚转角速度作为输出，则应尽量使输出与输入的比值呈线性化，以提高飞机的滚转运动的操纵性。但是，部分民用飞机常设计成副翼上偏的角度远大于其下偏的角度，其目的在于改善气动特性，避免飞机在大迎角下出现副翼反效的现象，这种副翼常称为差动副翼。而驾驶盘沿着顺、逆时针方向转动的极限角度相同，这给机械操纵系统的设计带来了难度，通常会导致飞机滚转

8、运动角速度与驾驶盘转动角度的比值很难呈线性化。传统的解决方案是在机械副翼操纵系统中设置专门的非线性传动机构，其代价很高，且可靠性低。或者采用电传操纵系统来代替机械操纵系统，通过控制律调节舵机输出以保证飞机的操纵性，但是成本较高，可靠性也不如机械操纵系统，短期内无法在中小型民用飞机中普及一。-。为解决该问题，本文提供一种新型机械副翼操纵系统的设计方案，该操纵系统自身具有非线性化的传动特性