直升机飞行控制前言

前言讲了几次“直升机飞行控制”的课，完成了一些直升机飞行控制的研究任务，研究了国内外有关直升机控制的技术文献，因此写就了这本书。其实写这本书有个目的，有一种兴趣，想把固定翼飞行器的飞行控制教学方法移植到对直升机的飞行控制教学中。因为虽然直升机由于旋翼起着升力、推进与操纵机构的作用，使直升机的控制方式不同于定翼机，但它毕竟也是飞行器。从控制的角度，旋翼可理解成接受配平与控制信号的执行机构，起着类似于定翼机控制舵面的作用。通过改变旋翼的挥舞运动，可完成对飞行高度，纵向与横向三个通道的配平与控制。因此编者力图将定翼机的控制思维运用到直升机上，这样可收到易讲易懂的效果，要实现这一点，关键在于应花足够的精力去弄清直升机旋翼的工作机理，去建立旋翼挥舞运动动力学模型。因此本书以较多的篇幅列入了第1章与第2章。这两章最终目的是建立可与固定翼飞机相对照的直升机4个通道的动力学结构图模型，使描述直升机动力学特性的各种气动与操纵特性导数都显露在结构图中，从而比较容易地说清楚直升机操纵的基本机理，旋翼的挥舞作用，直升机的稳定与阻尼特性，各通道的耦合因素，以及作用于直升机的外界扰动等。因此，第1，2两章就成了直升机飞行控制的“根”，离开这一根，控制就会无的放矢。为了描述直升机动力学及建立相应控制律，本书的坐标体系都统一在欧美体制上，以利于泛读国际文献，并可与我国参照国际标准ISO1151/2－1985所制订的航空工业标准相一致。又可与国内出版的“飞行控制系统”类教材相衔接。与定翼机的飞控一样，直升机的飞行控制也分有人操纵下的飞行控制与自动飞行控制两类。因此本教材先叙述有人操纵下的直升机飞控，设立了第3，4两章。第3章为增稳与控制增稳，与定翼机相比，它更需要以电子反馈与前馈方式改善直升机欠缺的稳定与阻尼特性。第4章为电传操纵方式下的显模型跟踪自适应控制，由于它赐给直升机4控制通道优良的跟踪控制与解耦特性，这一控制方式已日益被直升机控制界所重视。第5章为直升机的自动飞行控制，与固定翼飞机一样，列出了一般自动飞行控制模态结构，并着重开发了自动过渡飞行这一特殊模态。第6章为直升机的现代飞行控制技术，因为直升机动力学属时变，多变量强耦合，更应借助于现代多变量控制理论与方法去控制它。在这一章中，整理出三种典型控制方法，即高增益控制阵解耦的显模型跟踪，具有特征结构配置效应的隐模型解耦控制以及H回路成形优化控制。这些控制方法较适合于工程应用，已服务于型号或已经试飞验证。第7章阐述了直升机光传操纵系统，由于它具有抗电磁干扰，传输信息量大以及结构重量轻等优点，对直升机而言，更需要由光传替代电传，这是发展趋势，被誉为新一代操纵系统。在编著这一教材中，得到中国航空工业总公司多项航空科学基金资助，得到本校直升机旋翼动力学国防科技重点实验室及中国直升机设计研究所的多项研究资助，在此表示深切的谢意。同时还应感谢为本书提供各类参考文献的专家与学者，感谢众多的研究生们，正是他们的科研活动为该书增添了很多工程实践内容，郑峰婴、陈敬志、朱华三位研究生还直接参与了第6章的写作，张树坤研究生参与了第7章的写作。由于水平所限，加之时间仓促，所编著内容有谬误与不妥指出，恳请读者指正，在此不胜感激。内容简介本书从直升机飞行控制的专业教学及工程实践要求出发，论述了直升机飞行控制的基本原理与控制技术。包括直升机飞行动力学基本特性，直升机的增稳与控制增稳，电传操纵方式下的显模型跟踪自适应控制，自动飞行控制结构模态，直升机的现代飞行控制技术以及光传操纵系统。内容力求突出物理实质，面向工程实际。并力图与固定翼飞机的飞行控制相对照与衔接，以便于理解与自学。本书可作为飞行控制相关学科专业的本科或研究生选用教材，也可供从事直升机飞行控制的技术工作者们参考。编委名单（按姓氏笔画为序）：王新华、范玉梅、顾冬雷、曹花荣