金利云+曾超

【摘 要】本文介紹了電傳民機(jī)迎角保護(hù)方案的背景和意義，詳細(xì)描述了一種電傳民機(jī)迎角保護(hù)方案的設(shè)計(jì)流程，可用于電傳民機(jī)總體方案定義、初步設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。

【關(guān)鍵詞】迎角保護(hù)；設(shè)計(jì)流程；電傳民機(jī)

【Abstract】The background and significance of AOA protection function for FBW civil airplane are introduced. The flow of AOA protection function design for FBW civil airplane is described in detail， which can be used for general scheme design， preliminary design and detail design period.

【Key words】AOA protection；Design flow；FBW civil

0 引言

迎角保護(hù)功能保障了電傳民機(jī)的飛行安全，防止大迎角時(shí)飛機(jī)進(jìn)入失速。迎角保護(hù)功能已普遍應(yīng)用于國外先進(jìn)民機(jī)[1]。

從空氣動(dòng)力學(xué)原理分析，小迎角時(shí)，氣流平滑流過機(jī)翼的表面。隨著迎角的增大，氣流在機(jī)翼上逐漸分離，最終導(dǎo)致飛機(jī)失速，升力迅速喪失。氣流分離的不穩(wěn)定，會(huì)引起機(jī)翼抖動(dòng)，增加駕駛員的負(fù)擔(dān)。迎角保護(hù)功能，對(duì)飛機(jī)的迎角范圍進(jìn)行限制，保證了飛行安全，實(shí)現(xiàn)駕駛員的無憂操縱，是一種非常重要的保護(hù)功能。

本文介紹了電傳民機(jī)迎角保護(hù)方案的主要特征，提出了一種電傳民機(jī)迎角保護(hù)方案的設(shè)計(jì)流程，可用于電傳民機(jī)總體方案定義、初步設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，為控制律設(shè)計(jì)工作者提供一種設(shè)計(jì)流程。

1 電傳民機(jī)迎角保護(hù)方案簡介

迎角保護(hù)方案有兩種類型，一種是設(shè)計(jì)推桿機(jī)構(gòu)[1]，當(dāng)迎角達(dá)到該構(gòu)型下的限制值時(shí)，觸發(fā)抖桿或者觸發(fā)失速告警，如果迎角繼續(xù)增加，會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生推桿信號(hào)，防止飛機(jī)進(jìn)入失速；另一種是設(shè)計(jì)迎角保護(hù)控制器[1]，保證無論飛行員如何操縱，通過迎角保護(hù)控制器解算后，飛機(jī)的迎角始終不會(huì)超過設(shè)定的保護(hù)迎角范圍[1]?，F(xiàn)代先進(jìn)電傳民機(jī)普遍采用第二種迎角保護(hù)方案，基于迎角保護(hù)控制器的迎角保護(hù)方案能更大程度地降低飛行員的操縱負(fù)擔(dān)。

2 電傳民機(jī)迎角保護(hù)方案設(shè)計(jì)流程

本文針對(duì)迎角保護(hù)控制器的迎角保護(hù)方案，提出一種電傳民機(jī)迎角保護(hù)方案設(shè)計(jì)流程，如圖1所示。

2.1 迎角保護(hù)控制律架構(gòu)定義

傳感器特性和迎角保護(hù)設(shè)計(jì)要求，是迎角保護(hù)控制律架構(gòu)定義的必要輸入。其中，傳感器特性，定義了迎角、大氣和慣導(dǎo)傳感器的特性，包括余度、時(shí)延、精度和濾波等；迎角保護(hù)設(shè)計(jì)要求，包括適航要求、專用條件、行業(yè)規(guī)范以及飛機(jī)設(shè)計(jì)要求。

基于以上的輸入，從迎角保護(hù)功能的可用性和完整性的角度，定義迎角保護(hù)控制律架構(gòu)，確定反饋參數(shù)。

2.2 迎角保護(hù)控制律線性設(shè)計(jì)

完成架構(gòu)定義后，基于氣動(dòng)、重量重心等數(shù)據(jù)，開展迎角保護(hù)控制律線性設(shè)計(jì)工作。依據(jù)氣動(dòng)力數(shù)據(jù)，飛機(jī)重量重心等參數(shù)，選取狀態(tài)點(diǎn)，利用配平軟件，基于線性模型，進(jìn)行增益設(shè)計(jì)，后續(xù)開展增益調(diào)參工作。

2.3 迎角保護(hù)控制律非線性評(píng)估

在迎角保護(hù)控制律線性設(shè)計(jì)工作完成后，需開展非線性評(píng)估工作。選取非線性分析的狀態(tài)點(diǎn)，制定仿真測試輸入向量，基于非線性模型，開展非線性仿真。

2.4 迎角保護(hù)控制律評(píng)估結(jié)果判定

對(duì)照迎角保護(hù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)迎角保護(hù)控制律線性和非線性評(píng)估結(jié)果進(jìn)行判定。如果結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求，迎角保護(hù)控制律設(shè)計(jì)完成；如果結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求，定位問題，更改迎角保護(hù)控制律架構(gòu)，重新開展線性和非線性仿真，重新進(jìn)行結(jié)果判定，迭代優(yōu)化，形成設(shè)計(jì)閉環(huán)。

3 結(jié)論

本文詳細(xì)闡述了一種迎角保護(hù)方案設(shè)計(jì)流程，主要包括架構(gòu)定義、線性設(shè)計(jì)、非線性設(shè)計(jì)和結(jié)果評(píng)估四個(gè)方面。該設(shè)計(jì)流程是一種閉環(huán)設(shè)計(jì)流程，可用于電傳民機(jī)總體方案定義、初步設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。

【參考文獻(xiàn)】

[1]曾超.民用飛機(jī)迎角保護(hù)功能設(shè)計(jì)[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2015.11（348）：11.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]