基于CAP准则的柔性飞机飞行品质研究

犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｎａｉｒｃｒａｆｔｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｈａｓａｇｒｅａｔｉｍｐａｃｔｏｎａｉｒｃｒａｆｔｆｌｉｇｈｔｑｕａｌｉｔｙ．Ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｏｆｆｌｉｇｈｔ ｑｕａｌｉｔｙｆｏｒｒｉｇｉｄａｉｒｃｒａｆｔｃａｎｎｏｔｍｅｅｔｔｈｅｆｌｉｇｈｔｑｕａｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｆｌｅｘｉｂｌｅａｉｒｃｒａｆｔ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｒｉｇｉｄａｎｄｆｌｅｘｉｂｌｅａｉｒ ｃｒａｆｔｌｉｎｅａｒｉｚｅｄｆｌｉｇｈｔｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌｓａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎａｎｄｔｉｍｅｄｏｍａｉｎｒｅｓｐｏｎｓｅａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｒｉｇｉｄａｎｄｆｌｅｘｉｂｌｅａｉｒｃｒａｆｔ．Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｆｌｉｇｈｔｑｕａｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｆｏｒ ｆｌｅｘｉｂｌｅａｉｒｃｒａｆｔ，ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌａｎｔｉｃｉｐａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒ（ＣＡＰ）ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｉｓｍｏｄｉｆｉｅｄａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍｏｄａｌｆｒｅｑｕｅｎ ｃｙｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｏｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｆｏｒｍｕｌａ．ＴｈｅＣＡＰｖａｌｕｅｓｏｆｔｈｅｒｉｇｉｄａｉｒｃｒａｆｔａｎｄｔｈｅｆｌｅｘｉｂｌｅａｉｒｃｒａｆｔａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅ ｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＣＡＰｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄａｎｄｌａｒｇｅｆｌｅｘｉｂｌｅａｉｒｃｒａｆｔｉｓｌａｒｇｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｒｉｇｉｄａｉｒ ｃｒａｆｔ，ｗｈｉｃｈｍｉｇｈｔａｆｆｅｃｔｔｈｅｆｌｉｇｈｔｑｕａｌｉｔｙｌｅｖｅｌ． 犓犲狔狑狅狉犱狊：ｆｌｉｇｈｔｄｙｎａｍｉｃｓ；ｆｌｅｘｉｂｌｅａｉｒｃｒａｆｔ；ｆｌｉｇｈｔｑｕａｌｉｔｙ；ＣＡＰｃｒｉｔｅｒｉｏｎ
飞行品 质 是 对 飞 机 操 纵 性 和 稳 定 性 的 度 量，传 统的飞行品质评价标准主要有 ＣＡＰ（ｃｏｎｔｒｏｌａｎｔｉｃｉ ｐａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒ）准则、ＮｅａｌＳｍｉｔｈ准则等［１２］，该评 价准则中定义的评价指标主要针对刚性飞机的飞行
品质。近年 来，较 为 成 熟 的 飞 行 品 质 评 价 准 则 是 美
犛狋狌犱狔狅狀犳犾犻犵犺狋狇狌犪犾犻狋狔狅犳犳犾犲狓犻犫犾犲犪犻狉犮狉犪犳狋犫犪狊犲犱狅狀犆犃犘犮狉犻狋犲狉犻狅狀
ＺＨＡＮＧＣｏｎｇ１，ＴＡＮＰｕｘｕｅ２，ＬＩＤａｏｃｈｕｎ２，ＤＯＮＧ Ｈａｏ２，ＸＩＡＮＧＪｉｎｗｕ２
（１．犆犺犻狀犲狊犲犉犾犻犵犺狋犜犲狊狋犈狊狋犪犫犾犻狊犺犿犲狀狋，犡犻’犪狀７１００８９，犆犺犻狀犪；２．犛犮犺狅狅犾狅犳犃犲狉狅狀犪狌狋犻犮犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱 犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，犅犲犻犺犪狀犵犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犅犲犻犼犻狀犵１００１９１，犆犺犻狀犪）
并未涉及柔性飞机飞行品质评价指标的研究。冯红 星等［１０］对飞行任 务 要 求 进 行 了 详 细 的 研 究，并 据 此 研究分析了 飞 行 品 质 特 性 指 标 评 估 方 法，该 研 究 主 要基于刚性飞机飞行动力学模型。王博［１１］对飞机飞 行品质进行 了 研 究 并 设 计 了 控 制 方 法，使 其 指 标 达 到更高的要 求，该 研 究 主 要 针 对 控 制 系 统 设 计 的 问 题。侯天俊等［１２］主要阐述了执行任务飞机在大迎角 下的飞行品质评定准则，但该研究主要针对大迎角飞 行下的战斗机。张翔伦等［１３］以飞机的短周期运动为 例对飞行品质判定指标进行了较全面的总结，但其并 未直接推导出柔性飞机飞行品质评价的指标公式。
第１３卷 第５期 ２０１８年３月
中国科技论文 ＣＨＩＮＡＳＣＩＥＮＣＥＰＡＰＥＲ
Ｖｏｌ．１３Ｎｏ．５ Ｍａｒ．２０１８
基于 犆犃犘 准则的柔性飞机飞行品质研究
张 聪１，谭溥学２，李道春２，董 昊２，向锦武２
（１．中国飞行试验研究院，西安 ７１００８９；２．北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京 １００１９１）
频率引入评价指标公式。分别计算刚性飞机和柔性飞机 ＣＡＰ值与阻尼比关系曲线。对比发现，高速、大柔性飞机 ＣＡＰ值相对
刚性飞机 ＣＡＰ值偏离较大，影响飞机飞行品质。
关键词：飞行力学；柔性飞机；飞行品质；ＣＡＰ准则
中图分类号：Ｖ２２５ 文献标志码：Ａ
文章编号：２０９５ ２７８３（２０１８）０５ ０５３３ ０４
规范文件外，国 内 外 学 者 也 对 飞 行 品 质 特 性 和 评 估 等方面进行了较多探索。Ｓｃｈｍｉｄｔ等［８］利用 Ｂ１Ｂ的 弹性振动方 程 和 气 动 数 据 进 行 了 飞 行 仿 真，得 出 结
构振动模态频率越低，飞行品质越差，但其并未分析 柔性 模 态 对 ＣＡＰ 指 标 的 影 响。Ｔｏｋｕｔａｋｅ 等［９］将 ＣBaidu NhomakorabeaＰ指标引入到控制设计中，将飞行品质要求与鲁 棒稳定条件结合，设计更加合理的闭环控制系统，但
国出台的飞行品质准则 ＭＩＬＦ８７８５Ｃ，此准则采用 了较多试 验 飞 行 品 质 的 成 果［３４］。１９８７ 年 美 国 颁 布 的 ＭＩＬＳＴＤ１７９７规范应用较为广泛，此规范推荐 了包括 ＣＡＰ 准则在内的五种评价准则［５］。我国出 台的 ＧＪＢ１８５—１９８６ 和 ＧＪＢ２８７４—１９９７ 是国内广 泛使用的 飞 行 品 质 准 则 规 定［６７］。 除 对 飞 行 品 质 的
摘 要：飞机柔度增加对飞机飞行品质特性有较大影响，传统针对刚性飞机飞行品质的评价指标不能满足柔性飞机飞行品质的 评价。研究分别建立刚性和柔性飞机飞行动力学线化模型，并对比两者的频域与时域响应曲线，分析刚性飞机和柔性飞机的性
能。针对柔性飞机飞行品质评价指标的不足，对已有 ＣＡＰ（ｃｏｎｔｒｏｌａｎｔｉｃｉｐａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒ）准则中的指标进行修正，将结构模态