飞行器无动力应急着陆域和着陆轨迹设计.pdf

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1、航空学报May252014Vo1．35No51404—1415ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaISSN1000-6893CN11—1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．edu．cahkxb@buaaeducn飞行器无动力应急着陆域和着陆轨迹设计王宏伦。一，裴云峰，倪少波。，邵星灵。1．北京航空航天大学无人驾驶飞行器设计研究所，北京1001912．北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室，北京1001913．北京航天自动控制研究所，北京100854摘要：针对飞行器动力故障迫降着陆问题，提出一种应急着陆域(ELR)和着陆轨迹

2、设计方法。首先，提出了无动力应急着陆域的概念，即无动力条件下可实现成功着陆的着陆点范围，并分别应用最优控制方法和hp自适应伪谱法对着陆域进行设计和求解；采用理论分析与仿真验证相结合的方法分析应急着陆域的特点以及影响着陆域大小的主要因素，并据此得到求解应急着陆域的简单近似方法。然后，依据所求得的应急着陆域，选择合适位置作为预定着陆点，并应用最优控制方法设计对应的着陆轨迹。仿真结果表明：应急着陆域的建立、分析对快速选择预定着陆点具有重要参考价值；设计的应急着陆轨迹可引导无动力飞行器实现成功着陆。关键词：迫降着陆；应急着陆域；着陆轨迹设计；最优控制；hp自适应伪谱法中图分类号

3、：V249．1；V328．3文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)05—140412发动机停车酿成的飞行事故在世界范围内时有人驾驶飞机发生空中停车特情后，一般依有发生，不仅造成巨大财产损失，有时甚至造成重赖于驾驶员和空管人员的个人经验进行应急着陆大人员伤亡。对于固定翼飞行器而言，当发动机场的选择及下滑操作，应急着陆的成功与否受飞完全失去动力后，若仍以常规的轨迹飞行，在气动行员的心理素质和驾驶技能的影响很大，迫切需阻力作用下，速度将迅速减小并最终由于失速而要自动化的设计方法为驾驶员提供决策支持。对坠毁。因此当发动机空中停车无法重启时，需要于无人机而言，由于

4、机上无人且大多数为单发配尽快选择迫降场并控制飞机以尽可能轻柔的方式置，在地面指挥控制人员监控下的自动应急着陆应急着陆。就显得更为必要了。随着无人机的大发展和中国迫降场选择是应急着陆成功的基础，首先要低空空域的开放，为数众多的有人机和无人机将确定飞机当前状态下可能的着陆范围，再在该范加入空域飞行，以尽可能减小损失为目的的应急围内寻找适合迫降的场地(如：机场、平地、合适的着陆将成为降低发动机停车空情损失的重要道路等)，之后，应设计合适的应急着陆轨迹并控手段。制飞机沿着规划的轨迹应急着陆。因此，如何选在应急着陆场选择方面，文献[1]应用适应度择合适的着陆场并设计应急着陆轨迹成

5、为无动力函数的方法对附近的各个着陆场进行甄选，并针着陆的关键技术。对选择着陆场设计着陆轨迹。国内在应急着陆场收稿日期：2013—08—20；退修日期：2013一O9—06；录用日期：2013—10—12；网络出版时间：2013—10—2917：14网络出版地址：wwwcnki．net／kcms／detail／111929V201310291714．005html基金项目：国家自然科学基金(61175084)；中央高校基本科研业务费专项资金(YWF10—01一B015)*通讯作者．Tel：010-82317546E—mail：hiwang2002@126com角格式lWa

6、ngHL，PeiYF，NiS8，etalDesignofemergencylandingregionandlandingtrajectoryforunpoweredaircra舡如ActaAeronauticaetAstrenauticaSinica，2014，35(5)：1404—1415，王宏伦，裴云峰。倪少波．等飞行器无动力应急着皤域和着皓轨迹设计L-J2．航空学报．2014．35(5)：1404．1415王宏伦等：飞行器无动力应急着陆域和着陆轨迹设计选择方面的研究目前主要针对特定飞机或特定机实现成功着陆的着陆点范围，给出了基于最优控场展开，如文献[2]和文献[3

7、]，缺乏系统专门的制的应急着陆域设计方法；在此基础上，针对位于研究。应急着陆域内的选定着陆场，设计其可行的无动在着陆轨迹设计方面，文献[4]针对有动力小力着陆轨迹；采用hp自适应伪谱法对应急着陆型无人机的撞网回收问题采用螺旋下降与直线下域和着陆轨迹进行求解。滑的方式为其提供撞网回收制导指令。文献[5]1应急着陆域设计与分析针对波音767飞机的无动力着陆问题进行了最远下滑距离研究，但没有考虑横侧向的运动。文献1．1应急着陆域的概念E6]和文献E7]应用能量分析方法对无动力下滑轨迹的能量消耗进行了分析，并以最大升阻比下滑本文提出的飞行器无动力