,显然很久没好好休息了,“我们用的四余度数字电传飞控,理论上可靠性极高。”
“但一旦输入真实的气动数据,在某些临界状态下,俯仰通道和滚转通道就会产生耦合振荡。”
他调出气动导数矩阵:“你看,在这个飞行状态下,俯仰力矩对滚转速率的偏导数??Cm/??p从正常的负值变成了正值,这意味着滚转运动会产生抬头力矩。”
“同时,滚转力矩对攻角的偏导数??Cl/??α也异常增大,两个通道互相激励,就形成了这种五赫兹的振荡。”
林默看着那些曲线。
五赫兹的振荡,对飞行员来说,就像手里握着的驾驶杆在轻微但持续地振动。
短时间内可能不影响操作,但长时间飞行会增加疲劳,更危险的是,在某些极端情况下,这种振荡可能诱发飞行员诱发振荡,
飞行员无意识地进行反向操作,反而加剧振荡,导致失控。
“试过增加滤波器吗?”林默问。
“试了,低通滤波、陷波滤波都试过。”陈航宇调出滤波后的曲线,“能抑制振荡,但会带来相位滞后。”
“你看,加了二阶巴特沃斯低通滤波器后,振荡幅度减小了百分之七十,但俯仰通道的响应滞后了120毫秒,滚转通道滞后了95毫秒。”
他转头看向林默,眼睛里布满血丝:“林所,飞行品质规范要求,对于战斗机构型,俯仰通道的等效时延不能超过100毫秒,否则飞行员就会感觉飞机‘反应慢’,在空战中是要吃亏的。”
这是一个经典的两难问题:要抑制振荡,就要加滤波;滤波带来滞后,影响操控品质。
如何在稳定性和敏捷性之间找到平衡,是飞控设计的核心难题。
林默沉思片刻。他盯着屏幕上的气动导数矩阵,突然问:
“你们设计飞控律时,用的气动模型是基于线性化小扰动理论吧?”
“对。”陈航宇点头,“在每个平衡点附近,将非线性气动力方程展开成泰勒级数,保留一阶项,得到线性时不变系统。然后基于这个线性模型设计控制律。”
“那问题可能就在这里。”林默走到白板前,拿起一支红色记号笔,“跨音速区的气动力有强烈的非线性特征。”
“激波产生,分离流,涡流破裂,这些现象都无法用线性模型准确描述,
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