关于直升机飞行控制系统的研究
刘凤
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刘凤,. 关于直升机飞行控制系统的研究[J]. 中国航空航天科学,202111. DOI:10.12721/ccn.2021.157101.
摘要: 在直升机飞行控制系统的管理工作中,应研究如何科学展开系统升级工作。这需要从升级软件以及更换硬件系统的角度展开研究,而技术人员则需要根据直升机的组成结构,确定飞行控制系统的基本构成要素,并树立创新工作观念。结合科技信息技术的发展情况和航空航天事业发展过程中对直升机的使用需求,明确直升机飞行控制系统的发展方向,拟定可行的优化方案。重点要关注如何全面保障直升机的运行安全,要确保直升机的各项使用功能都能充分发挥出来。
关键词: 直升机;飞行控制系统;构成要素
DOI:10.12721/ccn.2021.157101
基金资助:

在架构直升机飞行控制系统时,需要从软件系统和硬件系统两个角度展开研究。一般控制系统以对直升机的运行安全进行全面监控为基础,在我国信息技术水平不断提升的背景下,应着重构建直升机模型,以智能化管控为基础,展开新时期的直升机飞行管控工作。

1.简述直升机飞行控制系统的构成要素

在具体进行直升机飞行系统的控制工作时,应安装传感器、关注飞行装置的动力来源,做好动力系统的建设工作。然后分析哪些因素会影响直升机的运行安全,明确直升机飞行控制系统的基础构成要素,合理构建控制模型。

1.1感应装置

传感器是电气控制中不可或缺的重要元件,在直升机的飞行控制系统中,各类前端设备上需要串联相应功能的传感器,例如温度传感器、风速传感器、压力传感器。利用传感器采集相应的温度、压力参数,通过内置通信单元同步的传输到计算机飞行控制终端,然后根据传感信号,作出同步响应,并发送飞行控制指令,实现自动驾驶。在仿真实验中,也需要设置若干种传感器模型,用于提供仿真实验所需的各种模拟信号。另外,在数据库中提供了若干个数据存储单元,为数据调用提供了便利,有助于增强飞行控制系统的快速响应能力。

1.2动力系统

在飞行控制系统做出了相应的控制指令后,这些控制信号沿着线路传输到前端设备,然后由伺服电机提供动力,控制前端设备做出相应的动作。伺服电机作为整个飞行控制闭环控制系统中的重要组成,在仿真实验中也需要设置若干台伺服电机。根据助力方式的不同,伺服电机又可以分为多种形式,比较常用的有机械液压助力、真空助力两种。

1.3仿真系统

针对各种舵机实物建立简单的等效线性模型以及更为准确的非线性模型,并针对飞控系统采用的串、并联舵机复合操纵方式,建立完整的仿真模型。由于总距串联舵机靠俯仰、左横滚、右横滚串联舵机共同动作来实现总桨距的运动。仿真中总距串联舵机模型与其它轴串联舵机结构相同,对其传动比进行相应折算。

1.4环境模型

自然环境会对直升机飞行状态产生直接的影响。尤其是直升机的飞行高度较高,应做好对各种天气变化问题的安全管控工作。比如,构建大气模型,考虑到大气稳流具有很强的随机性,在仿真实验中要想完全真实的模拟现实中的大气扰动是不现实的。为此,在仿真实验中一般将大气扰动模型分为大气紊流、离散突风和风切变模型三种。对直升机来说,可以使用按平稳随机过程理论建立的大气紊流速度一维频谱的两种形式,即Vol·Kalman形式和Dryden形式。这两种形式的紊流频谱模型满足大气紊流的全部数学要求,且对于所有的高度都适用。

2.直升机飞行控制系统的发展方向及优化方案

我国的直升机制造行业在航空航天事业的稳步发展过程中,迎来了发展机遇。技术人员在具体进行直升机飞行系统的优化工作时,应明确行业的发展方向,找到系统优化工作的重点及难点所在,研究合理优化直升机飞行控制方案的可行对策。

2.1发展方向

在进行直升机飞行控制系统的研究工作时,由于制造企业在不断根据市场需求更新直升机的型号,这导致不同直升机需要安装的飞行控制系统存在很大的差异。如果使用同一种控制系统,会导致控制效果不理想的问题,引发直升机的运行安全隐患。同时,如何进行集中管控工作,降低管控难度也是技术人员应钻研的问题。应结合科技信息技术的发展情况,构建网络工作平台。收集直升机飞行控制系统的相关理论知识和实践研究经验,以人工智能技术为基础,研究自动化、智能化管控直升机飞行系统的方法,方便在系统运行过程中实时监控直升机的运行安全。这需要完善计算机基础设施建设工作,并应当积极提升技术人员的创新能力。

2.2优化方案

优化直升机飞行控制系统时,可以借鉴其他国家现阶段的航空设备生产制造经验,引进先进的安全监测装置及相关软件,方便全面展开安全管控工作。实际上,直升机的运行速度、转向能力、起飞及降落问题,都需要操作核心控制系统来管理。技术人员应当根据直升机的基本使用功能,明确优化飞行控制系统的方向,制定相应的工作计划。这需要先根据直升机的各项功能做好模块划分工作,分类管理直升机的运行参数。同时,应当从直升机的零部件构成情况展开分析,确定哪些因素会影响直升机的飞行状态,合理更换零部件的型号,做好零部件的安装设计工作。此外,飞行控制系统的优化在新时期应以信息技术为基础,这涉及到培养专业技术人员的环节,目的是全面发挥出信息技术的使用价值。

3.直升机飞行控制系统的功能优化方案

在优化直升机飞行系统的控制方案时,应关注机身的稳定性和直升机的飞行速度如何管控的问题。

3.1机身稳定性

以载人直升机的飞行控制系统优化研究工作为例,通常应当根据人们对直升机的使用需求,研究提高直升机飞行稳定性的方法。要降低风力、大气层压力对直升机飞行状态产生的不良影响。及时做好受力特点分析工作,从直升机造型设计的角度和机身材质的选择等方面,研究如何分摊外部环境给直升机带来的作用力。同时,应当在机身安装感应装置,检测环境温度、湿度,结合检测结果判断天气变化情况,方便及时根据实际问题来制定解决对策。

3.2保持速度

飞行控制系统可以保障直升机在转弯、掉头、俯冲等环节当中,能够将直升机的飞行速度控制在合理的范围内。以直升机起飞情况来看,如果动力不足,速度提不上去,就无法带动直升机飞上高空。而瞬时速度的提升问题,涉及到对动力系统、机身倾斜角度、滑行距离的管控工作。这些都是工作人员在构建飞行控制系统时,应当研究的关键问题。应着重设置飞行信息的反馈装置,方便技术人员远程监控直升机的运行状态,并及时制定应急预案。

结语:在构建飞行控制系统时,需要使用信息技术,根据直升机的动力系统、运行环境特点构建相应的模型。并在机身上安装传感器,结合直升机运行环节产生的实际数据,来分析可能存在的安全隐患,研究自动调整直升机运行方向,实现自动驾驶的方法。这需要从直升机飞行速度、路线设定工作入手,关注机身稳定性的问题。上述这些工作需要由专业的技术人员来完成,还要及时完善计算机基础设施的建设工作。

参考文献:

[1]张新慧.大型民用飞机飞行控制系统架构发展趋势[J].航空兵器,2020,27(6):6.

[2]周巍.用于电传飞行控制系统软件的测试专家系统设计[J].测控技术,2020,39;340(6):62-98.