无人机飞行操纵品质评价准则之探讨

无人机飞行操纵品质评价准则之探讨
发布时间：2021-01-14T07:52:26.446Z 来源：《中国科技人才》2020年第23期作者：邓运华余立
[导读] 随着科学技术的飞速发展，促进了无人机技术迅速发展，并且取得了了不起的成绩，但是，无人机飞行品质的研究却远远落后于无人机技术的发展。

特别是对于无人机操纵品质的预测工作，截止到现在仍然没有制定出比较熟练可行的制度标准。

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摘要：随着科学技术的飞速发展，促进了无人机技术迅速发展，并且取得了了不起的成绩，但是，无人机飞行品质的研究却远远落后于无人机技术的发展。

特别是对于无人机操纵品质的预测工作，截止到现在仍然没有制定出比较熟练可行的制度标准。

这篇文章主要根据无人机飞行操纵品质评价准则展开深入的研究与探讨，从只找出存在的问题，并且能够对这些问题进行具体分析，给出相应的解决对策。

从而为无人机飞行操纵品质评价准则的探究工作贡献一份力量。

关键词：无人机；操纵品质；评定准则；适用性
随着无人机技术的飞速发展，促进了无人机在构型、飞控、算法等技术方面的改革创新，而且取得了很大的进步，然而，对于无人机飞行质量的研究工作却远远跟不上无人机技术的发展脚步。

现在的无人机主要侧重于无人机的实用性与操作性两个性质，而且无人机在执行任务的时候根据的是飞控系统的自主性，因此现在的飞行员只是起到了监控的作用，间接的参与了无人机的控制工作，基本没有对无人机进行干预，所以，根本没有飞行品质问题的出现。

尽管无人机与其他的飞行器不一样，具有自身的特殊性，但是无人机仍然具有飞行器相关特点，因此无人机也存在飞行品质问题，例如无人机的飞行安全、任务完成质量的预测等等。

对于无人机来说，其飞行品质限制的是飞机设计。

一般来说，飞行品质与无人机的设计和制造是息息相关，只有无人机具备了优质的飞行品质标准，那么才能够使得无人机的设计和制造速度大大提高。

但是，就目前而言，飞行品质与无人机技术根本没有可比性。

这篇文章主要从有人飞机的飞行品质的评估标准入手，对无人机进行相关的探讨与研究。

1、无人机飞行操纵品质
对于任何一种飞机来说，飞行品质是对飞机进行评估的一种尺度，例如飞机能否准确有效的完成一定的飞行任务，驾驶员工作负荷等等。

通常情况下，无人机作业方式主要有两种，分别为自主式作业和遥控式作业。

通过这两种作业方式的无人机来探究“驾驶员工作负荷尺度”是没有意义的，然而通过这两种作业方式的无人机来探究飞行任务的精确性确实意义重大的。

通常情况下，遥控式无人机主要是在人为控制的情况下展开作业的，对于遥控式无人机的操纵品质来说，其能否与任务要求相吻合，是需要参照相关的评价准则和标准进行判断的，从而使得研究无人机飞行品质中操纵品质显得格外重要。

无人机之所以能够自主飞行，这与飞控系统是分不开的，飞行员借助于飞行控制装置对无人机按预先设定好的航迹飞行进行科学合理的控制，从而使得无人机的运行状态更加的稳定。

飞行控制装置根据传感器、陀螺仪等相关设备来获取无人机的航迹，在整个的过程中驾驶员只是间接的参与了飞机的操纵。

但是对于有人机来说，其飞行必须要由驾驶员来控制。

2、飞行操纵品质的评价原理与方法
2.1飞行操纵品质原理
近几年来，无人机发展迅速，并且已经被广泛应用于每一个领域。

虽然无人机取得了很大的进步，但是对于无人机的监管、规范是相当落后的，严重落后于社会发展的需要，要想使得飞机能够更加安全高效的完成飞行任务，那么严格贯彻落实相关部门出台的法律法规来对飞机的操纵系统、试飞过程进行严格控制是非常关键的。

对于无人机来说，把以往的飞行经验进行有效的整合，从而设立出一系列具有普遍性与共性的规则标准来对所有飞机的飞行品质进行有效的评估检测。

2.2低阶等效方法
在开展等效拟配的时候，必须同时进行的拟配是俯角与仰角速度和法向过载，把驾驶员的操控状况输入到其中。

如果在无人机系统之中应用低阶等效方法，那么此时失配边界就必须要依据无人机系统的转角频率等特点展开重新的设置，与此同时，有人机的也不能使用，也就是说这种方法失去了自身的价值。

3、无人机飞行品质的评定准则初探
3.1纵向飞行品质
3.1.1 CAP准则
通常把飞机刚开始时候的俯仰角加速度与稳态过载之间的比称之为CAP，而操纵期望参数CAP就是杆力的敏感程度和稳态机动飞行的过程中出现的单位过载杆力的乘积。

因此可以发现，操纵期望参数与驾驶员操纵感觉之间的联系是相当密切的。

因为CAP准则对于飞行员在飞行过程中对飞机运动的感知有着非常高的要求，并且和杆力灵敏度、单位过载所需杆力联系都比较紧密，但是无人机系统却没有这两者。

无人机主要是根据传感器、陀螺仪等对飞机运动展开感知，如果想把CAP准则应用于无人机系统，那么在无人机系统的设计阶段就必须把CAP准则接入其中，对原来的传感器和飞控程序进行不断的修改完善，从而能够通过CAP准则对飞机的飞行品质进行评价。

3.1.2带宽准则
就带宽准则而言，其适应性特别强。

带宽准则能够被直接应用于飞机的飞行品质评定的过程之中，因为带宽准则并不是为有人机专门制定的系统，因此，带宽准则也能够被很好的应用于无人机飞行品质评定的过程之中。

但是也不是说完全采用，在把带宽准则应用于无人机飞行品质评定的过程中的时候，必须要找出无人机-传感器系统的界限，也就是我们通常说的最大带宽，从而为无人机系统更加准确、安全的完成相关任务而提供基础保障。

3.2横向飞行品质
对于无人机的横向运动来说，稳定性与操纵性是其中最常见的两个问题。

因为横向运动之中气动力及气动力距变化多端，因此使得对无人机横向飞行品质准则的研究工作变得非常困难。

3.2.1滚转轴的飞行品质评价准则
由于滚转轴飞行品质涉及的面比较多，因此对于滚转轴飞行品质的要求也就比较的多，但是其中最核心的要求就是滚转操纵时的滚转响应。

通常情况下，对驾驶员的评分就是通过滚转阻尼函数来完成的，滚转阻尼一般用一阶滚转模态时间常数来代替。

因此，按照飞机不同类型、飞机不同飞行时期给出了滚转时间常数最大参考值，从而就可以依据驶员评分与滚转模态时间常数之间的关系展开有效评价工作。

3.2.2航向轴的飞行品质评价准则
对于飞机飞行航向方面的飞行品质也是有具体要求的。

常见的有航向动态与航向轴对滚转操作两个方面。

把相应的航向输入到飞机系统中，那么就会出现滚转震荡响应特点与航向，这两者一般都是通过荷兰滚模态的阻尼比及自然频率来替代的。

在滚转操作运行的过程中，必须要留出充足的航向裕度来协调进入或者退出时候的转弯操作。

这对于飞行操纵员而言具有超强的可操作性。

换句话来说，就是飞机在滚转操纵的过程中，需要把侧滑角当做参考数值，或者直接对转弯时脚蹬的需求量进行明确。

通过上面的分析我们发现，两个轴的飞行品质都和飞行员的主观评定、横杆和脚蹬输人量有着非常重要的联系，而且相应的评价参数与无人机的需求也是不相符的。

因为无人机的横向状态量由很多的元素组成，根据这些状态量可以设立相应的适用于无人机横向动力学特点的方程，因此飞机横向飞行品质评价准则很难全部应用于无人机上面。

从而对于无人机横向具体评价准则还没有成熟的标准。

4、结语
综上所述，对无人机飞行操纵品质评价准则进行有效的探讨是至关重要的。

近几年来，无人机产业发展飞快，并且取得了惊人的成绩，但是对无人机的飞行品质探究还是相当滞后的，到目前为止仍然没有出台一套比较成熟的适用于无人机飞行品质评估的准则。

所以加强对无人机飞行品质探究迫在眉睫。

希望能够通过这篇文章的深入分析，能够为无人机飞行品质评估准则的研究工作贡献一份力量。

参考文献
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