基于動(dòng)力學(xué)仿真的結(jié)冰飛行安全防護(hù)理論與方法

目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與研究意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.2.1 結(jié)冰對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)特匪的影響 4
1.2.2 結(jié)冰對(duì)飛行動(dòng)力學(xué)特性的影響 s
1.2.3 結(jié)冰飛行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法 10
1.2.4 容冰飛行與結(jié)冰邊界保護(hù) 12
1.2.5 結(jié)冰飛行仿真模擬器的開發(fā) 14
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀總體對(duì)比分析 15
1.3.1 結(jié)冰問題試驗(yàn)研究方面 16
1.3.2 自主創(chuàng)新能力方面 16
1.4 本書主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排 17
第2章 結(jié)冰飛機(jī)氣動(dòng)影晌模型與動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性分析 20
2.1 結(jié)冰飛機(jī)線性氣動(dòng)影響模型 20
2.1.1 小迎角葡圄飛機(jī)結(jié)冰前后氣動(dòng)特性分析 20
2.1.2 結(jié)冰飛機(jī)結(jié)性氣動(dòng)力模型 28
2.2 結(jié)冰飛機(jī)非線性氣動(dòng)影響模型 30
2.2.1 大迎角范圍飛機(jī)結(jié)冰前后氣動(dòng)特性分析 30
2.2.2 結(jié)冰飛機(jī)非線性氣動(dòng)力模型 32
2.3 飛機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)模型 37
2.4 典型結(jié)冰情形下動(dòng)力學(xué)特性分析 39
2.4.1 飛機(jī)結(jié)冰后配平特性 39
2.4.2 飛機(jī)結(jié)冰后動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性 40
2.5 本章小結(jié) 43
第3章 結(jié)冰條件下飛機(jī)全包線飛行晶質(zhì)評(píng)估 44
3.1 飛機(jī)橫航向品質(zhì)評(píng)估方法 44
3.2 電傳操縱系統(tǒng)模型的建立 45
3.3 基于數(shù)據(jù)特征的自適應(yīng)等效系統(tǒng)擬配算法 46
3.3.1 飛機(jī)橫航向擾動(dòng)后運(yùn)動(dòng)參數(shù)表達(dá)式 46
3.3.2 自適應(yīng)橫航向擬配初值計(jì)算流程 48
3.3.3 算例驗(yàn)證 50
3.4 全飛行包線范圍內(nèi)橫航向飛行品質(zhì)評(píng)估 53
3.4.1 并行數(shù)值仿真計(jì)算 54
3.4.2 干凈構(gòu)型條件下的飛行晶質(zhì)評(píng)估 54
3.4.3 結(jié)冰條件下的飛行晶質(zhì)評(píng)估 56
3.5 本章小結(jié) 59
第4章 考慮翼面失速的結(jié)冰區(qū)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法 60
4.1 典型飛行想定 60
4.2 基于極值理論的飛行風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估模型 61
4.2.1 極值分布與極值定理 61
4.2.2 極值模型的選擇及參數(shù)檢驗(yàn)方法 64
4.2.3 結(jié)冰飛行風(fēng)險(xiǎn)概率計(jì)算方法 65
4.3 結(jié)冰后飛行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分類 66
4.4 案例分析 67
4.4.1 干凈構(gòu)型案例分析 68
4.4.2 全機(jī)結(jié)冰案例分析 69
4.4.3 僅機(jī)翼結(jié)冰案例分析 72
4.5 本章小結(jié) 75
第5章 結(jié)冰情形下安全空間構(gòu)建與結(jié)冰致災(zāi)機(jī)理分析 76
5.1 結(jié)冰飛機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)模型 77
5.2 飛行安全壁間構(gòu)建方法 78
5.2.1 飛行安全譜計(jì)算 78
5.2.2 飛行風(fēng)險(xiǎn)量化 80
5.2.3 安全空間構(gòu)建 81
5.3 基于APSO-RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的飛行安全壁間智能預(yù)測(cè)方法 85
5.3.1 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 86
5.3.2 APSO 算法 87
5.3.3 安全空間智能預(yù)測(cè) 90
5.4 復(fù)雜結(jié)冰情形下結(jié)冰致災(zāi)機(jī)理分析 93
5.4.1 對(duì)稱結(jié)冰情形案例分析 94
5.4.2 非對(duì)稱結(jié)冰情形案例分析 96
5.5 本章小結(jié) 100
第6章 結(jié)冰飛行控制律重構(gòu)設(shè)計(jì)方法 101
6.1 基于魯棒伺服LQR 的結(jié)冰飛行控制律重構(gòu) 101
6.1.1 魯棒伺服LQR *優(yōu)控制理論 101
6.1.2 基于魯棒伺服LQR 的結(jié)冰飛機(jī)控制律重構(gòu)設(shè)計(jì) 104
6.1.3 仿真驗(yàn)證及結(jié)果分析 106
6.2 基于PID 控制的平尾結(jié)冰控制律設(shè)計(jì) 112
6.2.1 進(jìn)近與著陸下滑階段配平與仿真分析 112
6.2.2 復(fù)雜情況下平尾結(jié)冰動(dòng)力學(xué)仿真 113
6.2.3 基于PID 控制的縱向危險(xiǎn)改出 119
6.3 基于反饋線性化－模糊控制的結(jié)冰飛行控制律重構(gòu) 123
6.3.1 反饋線性化理論與模糊控制原理 123
6.3.2 結(jié)冰飛機(jī)縱向飛行控制律重構(gòu)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證 126
6.3.3 結(jié)冰飛機(jī)縱向－橫向精合控制律重構(gòu)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證 131
6.4 本章小結(jié) 134
第7章 容冰飛行時(shí)非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定域分析 135
7.1 非線性系統(tǒng)穩(wěn)定域基本概念 135
7.2 基于平方和理論的容冰飛行穩(wěn)定域分析方法 137
7.2.1 基于平方和理論的多項(xiàng)式非線’性系統(tǒng)吸引域估計(jì) 137
7.2.2 飛機(jī)縱向多項(xiàng)式動(dòng)力學(xué)模型 139
7.2.3 基于平方和理論的飛行穩(wěn)定邊界計(jì)算 147
7.2.4 容冰飛行穩(wěn)定邊界構(gòu)建案例 150
7.3 基于微分流形理論的容冰飛行穩(wěn)定域分析方法 155
7.3.1 流形理論 155
7.3.2 動(dòng)力學(xué)邊界計(jì)算及準(zhǔn)確性驗(yàn)證 156
7.3.3 結(jié)冰情形下飛行穩(wěn)定邊界構(gòu)建案例 159
7.4 基于Lyapunov穩(wěn)定性理論的容冰飛行穩(wěn)定性分析方法 160
7.4.1 Lyapunov穩(wěn)定性基本理論 161
7.4.2 基于Lyapunov穩(wěn)定性理論的飛行穩(wěn)定邊界計(jì)算 161
7.4.3 結(jié)冰情形下飛行穩(wěn)定邊界構(gòu)建案例 163
7.5 本章小結(jié) 169
第8章 基于非線性動(dòng)態(tài)逆的結(jié)冰邊界保護(hù)方法 171
8.1 翼面結(jié)冰監(jiān)控告警系統(tǒng) 172
8.1.1 飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控模式 173
8.1.2 結(jié)冰后氣動(dòng)參數(shù)辨識(shí) 174
8.1.3 結(jié)冰嚴(yán)重程度告警 179
8.2 現(xiàn)有結(jié)冰邊界保護(hù)系統(tǒng)工作原理 180
8.3 典型飛機(jī)非線性動(dòng)態(tài)控制律 182
8.3.1 非線性動(dòng)態(tài)控制律基本理論 182
8.3.2 飛機(jī)內(nèi)環(huán)快變量回路控制律 185
8.3.3 飛機(jī)外環(huán)慢變量回路控制律 186
8.3.4 動(dòng)態(tài)逆控制特性分析 188
8.4 基于非線性動(dòng)態(tài)逆的結(jié)冰邊界保護(hù)系統(tǒng) 190
8.5 結(jié)冰邊界保護(hù)系統(tǒng)仿真分析 192
8.5.1 結(jié)冰嚴(yán)重程度保持不變的飛行情形 192
8.5.2 結(jié)冰嚴(yán)重程度不斷增加的飛行情形 193
8.6 本章小結(jié) 195
第9章 基于復(fù)雜動(dòng)力學(xué)仿真的結(jié)冰綜合飛行仿真系統(tǒng) 196
9.1 結(jié)冰綜合飛行仿真系統(tǒng)總體框架 197
9.2 結(jié)冰綜合仿真平臺(tái)組成及功能 197
9.2.1 主仿真節(jié)點(diǎn)的構(gòu)建 197
9.2.2 多功能綜合顯示系統(tǒng) 199
9.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)存取及管理節(jié)點(diǎn) 202
9.3 基于HUD 的結(jié)冰安全保障系統(tǒng) 203
9.3.1 典型HUD 顯示方案設(shè)計(jì) 203
9.3.2 結(jié)冰風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模塊 205
9.3.3 穩(wěn)定邊界求解模塊 206
9.3.4 安全壁間顯示分系統(tǒng) 207
9.3.5 安全關(guān)鍵飛行參數(shù)實(shí)時(shí)邊界保護(hù)分系統(tǒng) 208
9.4 本章小結(jié) 209
參考文獻(xiàn) 210
附錄 220