結(jié)冰條件下飛機(jī)穩(wěn)定性控制方法及應(yīng)用

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 飛機(jī)結(jié)冰研究的背景意義 1
1.2 飛機(jī)結(jié)冰的概念 4
1.2.1 飛機(jī)結(jié)冰機(jī)理 4
1.2.2 飛機(jī)結(jié)冰條件 5
1.2.3 飛機(jī)結(jié)冰冰型 6
1.2.4 飛機(jī)結(jié)冰強(qiáng)度、程度 8
1.3 飛機(jī)結(jié)冰的危害及影響 9
1.3.1 飛機(jī)結(jié)冰對(duì)航空安全的危害 10
1.3.2 飛機(jī)結(jié)冰對(duì)飛機(jī)飛行性能的影響 10
1.3.3 飛機(jī)結(jié)冰對(duì)航空運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響 13
1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 13
1.4.1 結(jié)冰對(duì)飛機(jī)性能影響的研究現(xiàn)狀 14
1.4.2 結(jié)冰條件下飛行安全邊界保護(hù)的研究現(xiàn)狀 16
1.5 本書的主要研究內(nèi)容 18
第2章 飛機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)模型及結(jié)冰影響建模 20
2.1 飛機(jī)本體運(yùn)動(dòng)方程 20
2.1.1 坐標(biāo)軸系 20
2.1.2 飛機(jī)基本運(yùn)動(dòng)方程 21
2.1.3 小擾動(dòng)線性化狀態(tài)方程模型 23
2.2 飛機(jī)非線性氣動(dòng)力及力矩模型構(gòu)建 26
2.2.1 線性氣動(dòng)力及氣動(dòng)力矩模型 26
2.2.2 非線性氣動(dòng)力及氣動(dòng)力矩模型 27
2.3 結(jié)冰氣動(dòng)影響模型 29
2.3.1 線性氣動(dòng)參數(shù)結(jié)冰影響氣動(dòng)模型 29
2.3.2 非線性氣動(dòng)參數(shù)結(jié)冰影響建模 32
2.4 結(jié)冰對(duì)飛機(jī)飛行性能影響的仿真計(jì)算 36
2.5 本章小結(jié) 38
第3章 非線性穩(wěn)定性分析及穩(wěn)定域求解方法基礎(chǔ)理論 39
3.1 安全邊界 39
3.1.1 基本安全邊界 40
3.1.2 穩(wěn)定邊界 41
3.2 穩(wěn)定性分叉分析方法 43
3.3 穩(wěn)定域求解方法 44
3.3.1 基于相平面法構(gòu)造二維穩(wěn)定域的理論基礎(chǔ) 44
3.3.2 基于Lyapunov函數(shù)求解非線性系統(tǒng)穩(wěn)定域的理論基礎(chǔ) 46
3.3.3 基于穩(wěn)定流形構(gòu)造高維非線性系統(tǒng)穩(wěn)定域邊界的理論基礎(chǔ) 47
3.3.4 基于正規(guī)形法求解非線性系統(tǒng)穩(wěn)定域邊界的理論基礎(chǔ) 49
3.4 可達(dá)集理論基礎(chǔ)及計(jì)算方法 51
3.4.1 可達(dá)集方法 52
3.4.2 正、反向可達(dá)集 54
3.4.3 可控不變集與不變集 55
3.4.4 可達(dá)集算例——飛行器追擊比賽 58
3.5 本章小結(jié) 62
第4章 結(jié)冰飛機(jī)縱向二維系統(tǒng)穩(wěn)定性及非線性穩(wěn)定域分析 64
4.1 結(jié)冰飛機(jī)縱向線性穩(wěn)定性分析 64
4.1.1 縱向運(yùn)動(dòng)方程 64
4.1.2 氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)計(jì)算 65
4.1.3 穩(wěn)定性計(jì)算 66
4.2 基于相平面法的結(jié)冰飛機(jī)縱向非線性系統(tǒng)穩(wěn)定域分析 67
4.2.1 縱向非線性模型建立 67
4.2.2 結(jié)冰飛機(jī)縱向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性及穩(wěn)定域分析 68
4.2.3 時(shí)域仿真驗(yàn)證 70
4.3 基于Lyapunov函數(shù)的結(jié)冰飛機(jī)縱向非線性系統(tǒng)穩(wěn)定域分析 73
4.4 本章小結(jié) 75
第5章 基于流形法的結(jié)冰飛機(jī)高維非線性穩(wěn)定域確定 76
5.1 結(jié)冰飛機(jī)開環(huán)系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)分叉分析 76
5.1.1 分叉問題數(shù)值方法 77
5.1.2 運(yùn)動(dòng)方程 77
5.1.3 結(jié)冰前后飛機(jī)氣動(dòng)導(dǎo)數(shù) 78
5.1.4 開環(huán)系統(tǒng)分叉分析 79
5.2 基于流形法的結(jié)冰飛機(jī)非線性穩(wěn)定域求解 82
5.2.1 動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定域邊界上平衡點(diǎn)的判定 82
5.2.2 基于流形法的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定域邊界構(gòu)造方法 83
5.2.3 飛機(jī)開環(huán)多維穩(wěn)定域求解及準(zhǔn)確性驗(yàn)證 84
5.3 考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)飽和的結(jié)冰飛機(jī)縱向閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定域分析 88
5.3.1 平尾結(jié)冰對(duì)飛機(jī)飛行性能的影響 89
5.3.2 考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)飽和的閉環(huán)系統(tǒng)模型 90
5.3.3 飛機(jī)未結(jié)冰的非線性穩(wěn)定域 93
5.3.4 不同結(jié)冰程度下飛機(jī)穩(wěn)定域變化 94
5.3.5 不同舵面飽和值情況下結(jié)冰飛機(jī)穩(wěn)定域 95
5.3.6 流形法求解閉環(huán)穩(wěn)定域的時(shí)域驗(yàn)證 96
5.4 本章小結(jié) 99
第6章 基于正規(guī)形法的結(jié)冰飛機(jī)著陸階段非線性穩(wěn)定域確定 101
6.1 基于正規(guī)形法的穩(wěn)定域確定方法 101
6.1.1 多項(xiàng)式形式的非線性映射構(gòu)造 101
6.1.2 非線性映射的求解 102
6.1.3 穩(wěn)定域邊界的表現(xiàn)形式 104
6.2 著陸階段結(jié)冰飛機(jī)的穩(wěn)定域研究 105
6.2.1 高階正規(guī)形法估計(jì)穩(wěn)定邊界的有效性驗(yàn)證 106
6.2.2 不同結(jié)冰程度對(duì)飛機(jī)穩(wěn)定域的影響 108
6.3 基于穩(wěn)定域的結(jié)冰飛機(jī)動(dòng)態(tài)性能分析 110
6.3.1 飛機(jī)輕度結(jié)冰情況 111
6.3.2 飛機(jī)嚴(yán)重結(jié)冰情況 112
6.4 穩(wěn)定邊界優(yōu)化控制 113
6.5 本章小結(jié) 116
第7章 結(jié)冰飛機(jī)的著陸安全包線計(jì)算 118
7.1 安全包線定義 118
7.2 結(jié)冰飛機(jī)著陸階段安全包線求解 120
7.2.1 飛機(jī)著陸參數(shù)分析 120
7.2.2 飛機(jī)著陸可達(dá)集分析 121
7.3 結(jié)冰情形未知條件下的安全包線估計(jì) 124
7.3.1 縱向長周期運(yùn)動(dòng)模態(tài)方程的簡化 124
7.3.2 反向可達(dá)集估計(jì)安全包線的結(jié)果分析 126
7.4 本章小結(jié) 134
第8章 結(jié)冰飛機(jī)著陸安全包線影響因素分析 136
8.1 關(guān)鍵參數(shù)對(duì)安全包線的影響分析 136
8.1.1 著陸時(shí)飛機(jī)質(zhì)量對(duì)安全包線的影響 137
vi 結(jié)冰條件下飛機(jī)穩(wěn)定性控制方法及應(yīng)用
8.1.2 著陸時(shí)飛機(jī)迎角對(duì)安全包線的影響 138
8.1.3 著陸時(shí)結(jié)冰冰型對(duì)安全包線的影響 140
8.1.4 著陸時(shí)襟翼偏角對(duì)安全包線的影響 144
8.2 不同位置結(jié)冰對(duì)飛行安全包線影響的分析 147
8.3 本章小結(jié) 149
第9章 基于可達(dá)集方法的結(jié)冰飛機(jī)著陸階段安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 151
9.1 極端條件下的飛行危險(xiǎn)性分析 151
9.2 飛機(jī)結(jié)冰風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估想定 153
9.3 極值理論 153
9.4 參數(shù)提取和檢驗(yàn) 157
9.4.1 參數(shù)的提取 157
9.4.2 參數(shù)的檢驗(yàn) 158
9.5 風(fēng)險(xiǎn)概率計(jì)算 160
9.6 本章小結(jié) 164
參考文獻(xiàn) 165