文档介绍：第卷第期系统仿真学报、.
年月印.,
复杂大气扰动下大型飞机飞行动力学建模研究
高振兴,顾宏斌
南京航空航天大学民航学院,南京
摘要:大型飞机的机体尺度与中小规模的风场尺度接近,为进行高逼真度的飞行仿真,需要建立
含扰动风参数影响的动力学模型。推导了含三维扰动风参数的六自由度动力学方程,给出了扰动风
参数的计算方法。,结合四点模型,给出了扰动风场中气动模型修正
,对动力学模型进行了无风状态下的配平,并结合典型飞
行状态进行了模型初步验证。分别基于质点模型和四点模型,给出了飞机穿越三维大气紊流
场的数值仿真实例。结果表明,应用四点模型的仿真结果更能表现出大型飞机对大气紊流响应的随
。
关键词:飞行仿真; 大型飞机;大气扰动;运动方程;配平;紊流
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:.—

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引言还需要将扰动风参数的影响加入到飞机运动方程和气动模
型中。以往的研究常常将飞机简化为质点,仅建立三自由度
飞机在空中飞行时经常遭遇各种大气扰动,最典型的是
运动方程,考查扰动风场中飞机的纵向运动,研究了一维和
大气紊流和低空风切变。大气紊流是大气环境中叠加在定常
二维扰动风模型,例如,生成一维和二维大气紊流场【、二
风上的连续随机脉动】。飞机在紊流场中飞行时会发生颠
维谐波型微下击暴流场】等。近年来,有学者研究建立了各
簸,从而影响乘座舒适性和精确飞行,同时也是飞机结构疲
类空间三维风场模型,如生成三维大气紊流场】、三维微下
劳损坏的一大诱因。而经常发生在机场周围的低空风切变现
击暴流场【等,但需要建立一个三维扰动风参数对飞机六自
象则会严重影响起飞和进近着陆时的飞行安全。特别对于大
由度运动影响的动力学模型,从而实现复杂大气扰动下高逼
型飞机,由于机体结构质量、惯量大,发动机延时响应时间
真度的飞行动力学仿真。
长,改变飞机状态困难,一旦飞行员操纵失误,将会造成严
国外通过许多飞行试验发现,对于大型飞机,由于机体
重后果。通过在飞行模拟器上高逼真度地模拟飞机在各种扰
尺度与中小规模的风场尺度可比,沿机身和翼展方向不同点
动风场中的飞行,从而训练飞行员的飞行技术和应变能力则
上所受的扰动风速矢量是不同的】,由此造成飞机六自由
具有重要意义【】。
度状态发生显著变化,因而需要考虑扰动风梯度对飞机的影
若要使飞行模拟器的飞行仿真系统能够高逼真度地模
响。对此,将扰动风相对飞机的运动分为部分,分
拟大气扰动对飞行的影响,需要建立各种高逼真度的扰动风
别为平动、旋转、轴向形变和切向形变】】,如下式所示:
场模型,包括大气紊流、微下击暴流、过山气流等。同时,
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