基于动力学仿真的结冰飞行安全防护理论与方法

目录
丛书序
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景与研究意义 1
1.2 国内外研究现状 4
1.2.1 结冰对空气动力学特匪的影响 4
1.2.2 结冰对飞行动力学特性的影响 s
1.2.3 结冰飞行风险预测方法 10
1.2.4 容冰飞行与结冰边界保护 12
1.2.5 结冰飞行仿真模拟器的开发 14
1.3 国内外研究现状总体对比分析 15
1.3.1 结冰问题试验研究方面 16
1.3.2 自主创新能力方面 16
1.4 本书主要研究内容及章节安排 17
第2章 结冰飞机气动影晌模型与动态响应特性分析 20
2.1 结冰飞机线性气动影响模型 20
2.1.1 小迎角葡圄飞机结冰前后气动特性分析 20
2.1.2 结冰飞机结性气动力模型 28
2.2 结冰飞机非线性气动影响模型 30
2.2.1 大迎角范围飞机结冰前后气动特性分析 30
2.2.2 结冰飞机非线性气动力模型 32
2.3 飞机飞行动力学模型 37
2.4 典型结冰情形下动力学特性分析 39
2.4.1 飞机结冰后配平特性 39
2.4.2 飞机结冰后动态响应特性 40
2.5 本章小结 43
第3章 结冰条件下飞机全包线飞行晶质评估 44
3.1 飞机横航向品质评估方法 44
3.2 电传操纵系统模型的建立 45
3.3 基于数据特征的自适应等效系统拟配算法 46
3.3.1 飞机横航向扰动后运动参数表达式 46
3.3.2 自适应横航向拟配初值计算流程 48
3.3.3 算例验证 50
3.4 全飞行包线范围内横航向飞行品质评估 53
3.4.1 并行数值仿真计算 54
3.4.2 干净构型条件下的飞行晶质评估 54
3.4.3 结冰条件下的飞行晶质评估 56
3.5 本章小结 59
第4章 考虑翼面失速的结冰区风险预测方法 60
4.1 典型飞行想定 60
4.2 基于极值理论的飞行风险定量评估模型 61
4.2.1 极值分布与极值定理 61
4.2.2 极值模型的选择及参数检验方法 64
4.2.3 结冰飞行风险概率计算方法 65
4.3 结冰后飞行风险等级分类 66
4.4 案例分析 67
4.4.1 干净构型案例分析 68
4.4.2 全机结冰案例分析 69
4.4.3 仅机翼结冰案例分析 72
4.5 本章小结 75
第5章 结冰情形下安全空间构建与结冰致灾机理分析 76
5.1 结冰飞机闭环系统模型 77
5.2 飞行安全壁间构建方法 78
5.2.1 飞行安全谱计算 78
5.2.2 飞行风险量化 80
5.2.3 安全空间构建 81
5.3 基于APSO-RBF 神经网络的飞行安全壁间智能预测方法 85
5.3.1 RBF 神经网络 86
5.3.2 APSO 算法 87
5.3.3 安全空间智能预测 90
5.4 复杂结冰情形下结冰致灾机理分析 93
5.4.1 对称结冰情形案例分析 94
5.4.2 非对称结冰情形案例分析 96
5.5 本章小结 100
第6章 结冰飞行控制律重构设计方法 101
6.1 基于鲁棒伺服LQR 的结冰飞行控制律重构 101
6.1.1 鲁棒伺服LQR *优控制理论 101
6.1.2 基于鲁棒伺服LQR 的结冰飞机控制律重构设计 104
6.1.3 仿真验证及结果分析 106
6.2 基于PID 控制的平尾结冰控制律设计 112
6.2.1 进近与着陆下滑阶段配平与仿真分析 112
6.2.2 复杂情况下平尾结冰动力学仿真 113
6.2.3 基于PID 控制的纵向危险改出 119
6.3 基于反馈线性化－模糊控制的结冰飞行控制律重构 123
6.3.1 反馈线性化理论与模糊控制原理 123
6.3.2 结冰飞机纵向飞行控制律重构设计与验证 126
6.3.3 结冰飞机纵向－横向精合控制律重构设计与验证 131
6.4 本章小结 134
第7章 容冰飞行时非线性动力学系统稳定域分析 135
7.1 非线性系统稳定域基本概念 135
7.2 基于平方和理论的容冰飞行稳定域分析方法 137
7.2.1 基于平方和理论的多项式非线’性系统吸引域估计 137
7.2.2 飞机纵向多项式动力学模型 139
7.2.3 基于平方和理论的飞行稳定边界计算 147
7.2.4 容冰飞行稳定边界构建案例 150
7.3 基于微分流形理论的容冰飞行稳定域分析方法 155
7.3.1 流形理论 155
7.3.2 动力学边界计算及准确性验证 156
7.3.3 结冰情形下飞行稳定边界构建案例 159
7.4 基于Lyapunov稳定性理论的容冰飞行稳定性分析方法 160
7.4.1 Lyapunov稳定性基本理论 161
7.4.2 基于Lyapunov稳定性理论的飞行稳定边界计算 161
7.4.3 结冰情形下飞行稳定边界构建案例 163
7.5 本章小结 169
第8章 基于非线性动态逆的结冰边界保护方法 171
8.1 翼面结冰监控告警系统 172
8.1.1 飞机状态监控模式 173
8.1.2 结冰后气动参数辨识 174
8.1.3 结冰严重程度告警 179
8.2 现有结冰边界保护系统工作原理 180
8.3 典型飞机非线性动态控制律 182
8.3.1 非线性动态控制律基本理论 182
8.3.2 飞机内环快变量回路控制律 185
8.3.3 飞机外环慢变量回路控制律 186
8.3.4 动态逆控制特性分析 188
8.4 基于非线性动态逆的结冰边界保护系统 190
8.5 结冰边界保护系统仿真分析 192
8.5.1 结冰严重程度保持不变的飞行情形 192
8.5.2 结冰严重程度不断增加的飞行情形 193
8.6 本章小结 195
第9章 基于复杂动力学仿真的结冰综合飞行仿真系统 196
9.1 结冰综合飞行仿真系统总体框架 197
9.2 结冰综合仿真平台组成及功能 197
9.2.1 主仿真节点的构建 197
9.2.2 多功能综合显示系统 199
9.2.3 数据库存取及管理节点 202
9.3 基于HUD 的结冰安全保障系统 203
9.3.1 典型HUD 显示方案设计 203
9.3.2 结冰风险预测模块 205
9.3.3 稳定边界求解模块 206
9.3.4 安全壁间显示分系统 207
9.3.5 安全关键飞行参数实时边界保护分系统 208
9.4 本章小结 209
参考文献 210
附录 220