数据误差对飞机气动参数评估的影响研究.pdf

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1、科技创新2015年第12期科技创新与应用数据误差对飞机气动参数评估的影响研究李康孛（中航通飞研究院有限公司，广东珠海519040）摘要：飞机在设计过程中，为了获得飞机真实准确的气动参数，通过对飞机试飞数据进行参数评估获取精确气动参数是一种有效的手段。但由于试验测试仪器的因素，试飞数据的误差影响了参数评估的精度。文章通过对已知气动参数的飞机纵向动力学模型进行模拟飞行，分别记录了三组不同控制输入的参数评估所需的时间历程数据，然后分别在高度、速度、迎角、姿态角、角速度、法向过载、轴向过载和升降舵等测量参数的时间历程数据上人为叠加灵敏度、零偏和延时三种误差，利用最小二乘评估法对气动参数进行评估，研究

2、各参数的三种误差对评估结果的影响。结论显示各参数的误差对结果影响量差异明显，延时误差的影响呈非线性。关键词：气动力；参数辨识；数据测量；误差引言qSCTVg.﹦∞D+sin(α＿+θα)cosT飞机在设计过程中，气动参数的获取手段主要有工程估算，mmqSCgTCFD计算和风洞试验，但这些方法实际上均难以获得精确的数据。α.﹦∞L+q+cos(α＿＿θα)sinmVVmV为了获得真实飞机的气动参数，以供飞机设计及为飞行模拟机的气TT（6）动模型提供精确的数据，通过对飞机试飞数据进行参数评估获取精θ.﹦qqScCTzΔ确气动参数是一种有效的手段。目前线性参数评

3、估已经比较完善，q.﹦+∞AmT文献[6]更是介绍了一种非线性参数评估方法。但由于试验测试仪器IIyyyy的因素，试飞数据的误差影响了参数评估的精度。3数据采集及计算文章通过对某已知气动参数的飞机纵向动力学模型进行模拟测量数据：高度H、速度VT，迎角α、俯仰角θ、俯仰角速度q、Z飞行，记录参数评估所需的各参数时间历程数据，然后分别在各测轴过载nz、X轴过载nx、升降舵偏度δe。分别在2-3-1-1机动（M1）、量数据上人为叠加灵敏度、零偏和延时三种误差，并利用最小二乘倍脉冲机动（M2）和长周期模态激励机动3（M3）这三种机动下测量法对气动参数进行评估，研究各参数的误差对评估精度的

4、影响。得到三组数据，采样率100Hz（参考自文献[3]）。飞机初始配平状态1最小二乘估计为：高度H＝0m，速度VT＝150节，定常平飞。最小二乘法是最广泛应用于参数辨识的方法之一。用这种方法，模型能在最小误差平方的意义上对试验数据实现最好的拟合。参考文献[1]，假定气动力方程为：y(i)﹦θ1x1(i)+θ22x(i)++...θεmmx(ii)()（1）其中：y(i)-变量y的第i个测量采样值；xj(i)-独立变量xj的第i个测量采样值，x1(i)为1；ε(i)-第i个测量采样点的误差值。如果试验数据有n个采样点，方程可以写成向量矩阵形式：y＝Xθ+ε（2）其中：y-nΧ1维的因变量向量；

5、X-nΧm维的独立变量矩阵；θ-mΧ1维的系数向量；ε-nΧ1维的误差向量。图1机动动作的升降舵控制输入其他参数计算：现在希望找到一个估计值θ，使准则J＝(y-Xθ)T(y-Xθ)（3）V.T﹦＿g(nnxzcosα+sinα+＿sin(θα))趋于最小。那么就很容易得到α.﹦q+g(cosθ＿nn)cosα++(sinθα)sin（7）zxθ＝(XTX)-1XTy（4）VTθ.﹦q这个结果就称为θ的最小二乘估计量（LSE）。HV.﹦＿sin(θα)2飞机模型T机翼面积S＝16.258m2，机翼展长b＝11.125m，平均气动弦长c＝A气动力系数

6、计算：1.494m，重量m＝1973kg，惯矩I＝16541kg·m2。发动机推力线位于重yymgn++Tcosααmgnsin(xz)心之上，距离为0.176m，推力T已知为2439N且恒定。气动数据CL0＝CD﹦qS0.276，C＝4.526，C＝0.250，C＝5.300，C＝9.700，C＝0.028，A＝∞LαLδeLqD0Lα.＿(mgn++T)sinααmgncosxz0.119，Cm0＝0.070，Cmα＝-0.988，Cmδe＝-1.100，C.＝-8.700，Cmq＝-25.000。CL﹦（8）mαqS∞气动力模型：2(Iq.＿ΔTz)

7、yyTcCm﹦2C﹦C+Cα+Cδα++A(C.Cq)ρVTAScLL0LαLδαeeL.Lq2VT4误差引入与参数评估计算2C﹦+CACDDL0分别对高度H、速度VT，迎角α、俯仰角θ、俯仰角速度q、Z轴过（5）C﹦C+Cα+Cδα++cA(C.Cq)载nz、X轴过载nx、升降舵偏度δe等测量数据引入灵敏度误差、零偏mm0mαmδαee2Vm.mqT误差和延时误差