飞翼布局飞机侧风起降特性.pdf

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1、2017年5月第43卷第5期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsMav2017V01．43NO．5http：ffbhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2016．0458飞翼布局飞机侧风起降特性丛斌，王立新+(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100083)摘要：飞翼布局飞机的动态特性与常规飞机相差较大，在侧风起降过程中

2、呈现出新的运动特性。对侧风起降过程中飞翼布局飞机的配平特性与响应特性进行了计算与分析，掌握了其区别于常规飞机的特点，侧风对飞翼布局飞机起降安全影响最严重为侧翻效应；结合新型操纵舵面的操纵特性与使用特性，对飞翼布局飞机起降阶段的效能需求开展了分析；通过对常用的侧风操纵策略进行了仿真计算与对比分析，提出了适用于飞翼布局飞机的侧风起降操纵策略。关键词：飞翼；侧风起降；新型操纵舵面；侧风操纵策略；效能需求中图分类号：V212．12文献标识码：A文章编号：1001—5965(2017)05—1023-08侧

3、风对飞机的起降安全影响十分严重，易引发飞行事故¨⋯。飞翼布局飞机的侧风起降过程相比常规飞机呈现新的特点。首先，飞翼布局飞机操稳特性与常规布局飞机相差较大，航向呈弱静不稳定”“，遭遇侧风后侧滑角有发散的趋势；航向静稳定性导数极小，与横向静稳定性不适配，导致侧风情形下横航向运动产生耦合发散，严重影响飞行安全。其次，飞翼布局飞机采用翼身融合布局，取消了垂尾，偏航轴转动惯量及阻尼远小于常规飞机；其采用了新型操纵舵面，阻力方向舵的操纵原理与常规飞机的方向舵不同，且具有较强的三轴操纵耦合效应。气动布局和操纵特

4、性的差异导致飞翼布局飞机对操纵效能的需求与常规飞机相比存在较大差异。最后，新型操纵舵面在不同任务阶段有不同的使用特性，升降副翼可提供俯仰与滚转二轴的操纵效能，阻力方向舵可完成航向操纵与减速任务¨4o，飞翼布局飞机的操纵效能需求受飞行任务的不同而变化明显。目前，常规飞机的侧风操纵策略比较成熟，但并没有专门研究适用于飞翼布局飞机的侧风着陆操纵方法。文献[9．10]从理论上分析了侧风对飞翼布局飞机着陆飞行安全的影响；文献[5，11-13]依据偏航法和侧滑法对飞翼布局飞机侧风着陆进行了飞行控制设计与仿真研

5、究。目前尚未见有飞翼布局飞机侧风起降阶段新型操纵舵面的操纵特性与效能需求方面研究成果报道。针对上述问题，本文对飞翼布局飞机侧风运动特性进行了计算与仿真分析，开展了起降阶段飞翼布局飞机新型操纵舵面的效能需求分析，针对舵面操纵特性确定了适用于飞翼布局飞机的侧风起降操纵策略。1侧风运动特性算例飞翼布局如图1所示，内侧升降副翼主要执行俯仰操纵，外侧升降副翼主要执行滚转操纵，开裂式方向舵提供偏航操纵。飞翼布局飞机取消了垂尾，横航向气动特性较常规飞机有明显区别，表1为算例飞翼布局飞收稿日期：2016-05-3

6、1；录用日期：20164)9-02；网络出版时间：2016-12-1211：02网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detaiL／11．2625．V．20161212．1102．003．html$通讯作者：E．mail：wlx—c818@163．com；f用格式：丛斌，王立新．飞翼布局飞机侧风起降特性口J．北京航空航天大学学报，2017，43p)：1023-1030，CONGB．WANGLx．Crosswindtake—offandlandingcharacteristicsoffl

7、yingwingst

8、]．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2017，43p)：1023·1030(inChinese)．航天大学学报表1横航向气动导数对比Table1Comparisonoflateralaerodynamicderivatives注：c，口一侧滑角引起的侧力系数；c。p。c∞一航向、横向静稳定导数。机与二型常规飞机亚声速状态下的横航向气动导数对比。由于横向静稳定性主要由机翼提供，飞翼布局飞机横向静稳定性

9、与常规飞机相近，但因没有垂尾，其值略小于常规布局飞机；由于取消了垂尾，飞翼布局飞机的侧力系数与偏航力矩系数远小于常规布局飞机，且航向呈弱静不稳定特性。本文引入c。。／c，。l参数来表征飞机的横向与航向静稳特性是否适配。若fCnfl／C，。I过小，则意味着受到横航向扰动后产生的滚转力矩较大而偏航力矩较小，侧滑角不易消除，较大的侧滑运动与较大的横向静稳定性容易使飞机的滚转轴响应产生超调，响应振荡趋势较大；若C坩／C增l过大，则意味着受到横航向扰动后，飞机的滚转扰动响应不易消除，进而会影