大型飞机操纵品质等级评估方法研究

发布时间：2020-07-19 14:11

【摘要】：操纵品质等级评估对飞机适航审定具有重要意义,其评估要素包括飞行包线、大气扰动和系统状态,目前国内对于操纵品质等级评估的研究依然缺乏操作层面的指导,这个难题一直困扰着申请人和局方。提出了飞行包线状态的确定方法,细化了正常、使用和限制飞行包线轮廓下的飞机过载、姿态、高度和发动机状态等因子的特性。从飞行包线等级、大气扰动等级以及系统故障状态等飞机所处状态入手,分析系统多状态故障的概率计算方法,为操纵品质等级状态和故障清单的确定提供了具体实施流程。建立了操纵品质等级与飞机所处状态之间的关系模型,并针对升降舵的不同故障状态案例,求解了不同状态故障的发生概率,得出了不同飞行包线和大气扰动状态下飞机的最低操纵品质等级要求。该方法可用于确定整机操纵品质等级评估的故障清单,为操纵品质等级评估提供技术支持。在构建的模拟飞行试验平台中进行起飞阶段的操纵品质评估试验,在实验过程中测量受试人员的呼吸、脉搏和心电信号,通过对生理参数与受试人员主观评价的分析发现,受试人员主观评估等级越高,呼吸频率越慢、脉搏频率越快、心电低频高频比越大,说明受试人员所付出的努力程度越大。基于受试人员生理参数和主观评价等级建立线性的回归模型,研究主观评价等级与生理参数的关系,试验结果表明呼吸、脉搏和心电与受试人员主观评价等级有着显著的线性关系,模型结果可靠。基于飞机飞行参数和主观操纵品质评价等级建立BP神经网络,以飞行参数作为神经网络的输入,受试人员主观评价作为输出,分析评价等级与飞行参数之间的关系。利用该网络评估飞行参数对于操纵品质的贡献率,分析不同参数对操纵品质等级的影响程度。神经网络训练后的迭代曲线、训练样本与测试样本对比结果说明模型训练结果较为成功,输出结果可靠。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V212.128
【图文】：

变化风场,大气扰动

它对于操纵品质的影响会从飞行包线方面分析，变化风对飞行的影响主要有两个类型：大气紊流和风切变。图2.2 为变化风场的测量结果，从中可以看出，不仅风速的脉动分量在变，而且风速的均值也发生变化。图 2.2 变化风场的测量结果将扰动产生的影响分为轻微、中等和严重三个等级：轻微大气扰动可瞬时引起飞机的姿态和高度发生轻微的、不稳定的变化，一般侧风风速小于 10 节（约 18.5km/h）。中等大气扰动类似轻微扰动，但更加强烈，可引起飞机的高度和姿态发生改变，通常引起飞机指示空速的变化，一般侧风风速最大可以达到 25 节（约 46.3km/h）。严重大气扰动通常引起较大的指示空

生理信号,参数设置,受试人,操纵品质

图 3.1 生理信号参数设置3.1.3 受试人员主观评价等级采集使用操纵品质调查问卷采集受试人员对于在飞行试验过程中遭遇的故障以及整机的操纵品质等级。将受试人员对于操纵品质所需作出的补偿分为 10 个等级，从 1到 10 依次代表操纵品质的下降：1~3 级代表能够达到要求的执行准则，4~6 级代表满足全部执行准则或降低后的性能，7~9 级代表可以操纵到安全飞行，10 级代表无法安全飞行。具体等级的评估由受试人员根据自身为达到所要求的执行准则而付出的努力程度决定，受试人员主观评价表如附录所示。3.2 生理参数和主观评价的回归模型受试人员评价飞机的操纵品质时，基本都是受试人员主观评价，但在受试人员的主观认知上波动太大，采用受试人员生理指标结合主观评价的方式对操纵品质进行评估。构建如式(3.1)所示的模型：1 2 1 3 2y b b x b x e(3.1)其中，b1表示截距，b2、b3表示直线的斜率，e 表示误差项。

结构图,环境模拟,实景

悉后才开始进行试验，保证了本试验样本的可用性。3.3.1.2 试验平台构建本试验在南京航空航天大学可靠性与适航验证研究所的环境模拟舱室内进行。该环境舱尺寸为 3.5（长）×3.4（宽）×2.0（高）m3，具体结构如图 3.2 所示，机舱前布置了半圆形的模拟显示屏幕，机舱内部布置了波音 737 飞机的模拟操纵平台，供试验测试时受试人员使用，环境模拟舱实景图如图 3.3所示。视景显示屏机舱外壳驾驶显示屏驾驶座触摸控制屏驾驶座驾驶杆驾驶杆图 3.2 模拟舱室结构图

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