一种电传民机迎角保护方案设计流程

金利云+曾超

【摘 要】本文介绍了电传民机迎角保护方案的背景和意义，详细描述了一种电传民机迎角保护方案的设计流程，可用于电传民机总体方案定义、初步设计和详细设计阶段。

【关键词】迎角保护；设计流程；电传民机

【Abstract】The background and significance of AOA protection function for FBW civil airplane are introduced. The flow of AOA protection function design for FBW civil airplane is described in detail， which can be used for general scheme design， preliminary design and detail design period.

【Key words】AOA protection；Design flow；FBW civil

0 引言

迎角保护功能保障了电传民机的飞行安全，防止大迎角时飞机进入失速。迎角保护功能已普遍应用于国外先进民机[1]。

从空气动力学原理分析，小迎角时，气流平滑流过机翼的表面。随着迎角的增大，气流在机翼上逐渐分离，最终导致飞机失速，升力迅速丧失。气流分离的不稳定，会引起机翼抖动，增加驾驶员的负担。迎角保护功能，对飞机的迎角范围进行限制，保证了飞行安全，实现驾驶员的无忧操纵，是一种非常重要的保护功能。

本文介绍了电传民机迎角保护方案的主要特征，提出了一种电传民机迎角保护方案的设计流程，可用于电传民机总体方案定义、初步设计和详细设计阶段，为控制律设计工作者提供一种设计流程。

1 电传民机迎角保护方案简介

迎角保护方案有两种类型，一种是设计推杆机构[1]，当迎角达到该构型下的限制值时，触发抖杆或者触发失速告警，如果迎角继续增加，会自动产生推杆信号，防止飞机进入失速；另一种是设计迎角保护控制器[1]，保证无论飞行员如何操纵，通过迎角保护控制器解算后，飞机的迎角始终不会超过设定的保护迎角范围[1]。现代先进电传民机普遍采用第二种迎角保护方案，基于迎角保护控制器的迎角保护方案能更大程度地降低飞行员的操纵负担。

2 电传民机迎角保护方案设计流程

本文针对迎角保护控制器的迎角保护方案，提出一种电传民机迎角保护方案设计流程，如图1所示。

2.1 迎角保护控制律架构定义

传感器特性和迎角保护设计要求，是迎角保护控制律架构定义的必要输入。其中，传感器特性，定义了迎角、大气和惯导传感器的特性，包括余度、时延、精度和滤波等；迎角保护设计要求，包括适航要求、专用条件、行业规范以及飞机设计要求。

基于以上的输入，从迎角保护功能的可用性和完整性的角度，定义迎角保护控制律架构，确定反馈参数。

2.2 迎角保护控制律线性设计

完成架构定义后，基于气动、重量重心等数据，开展迎角保护控制律线性设计工作。依据气动力数据，飞机重量重心等参数，选取状态点，利用配平软件，基于线性模型，进行增益设计，后续开展增益调参工作。

2.3 迎角保护控制律非线性评估

在迎角保护控制律线性设计工作完成后，需开展非线性评估工作。选取非线性分析的状态点，制定仿真测试输入向量，基于非线性模型，开展非线性仿真。

2.4 迎角保护控制律评估结果判定

对照迎角保护设计要求，对迎角保护控制律线性和非线性评估结果进行判定。如果结果满足设计要求，迎角保护控制律设计完成；如果结果不满足设计要求，定位问题，更改迎角保护控制律架构，重新开展线性和非线性仿真，重新进行结果判定，迭代優化，形成设计闭环。

3 结论

本文详细阐述了一种迎角保护方案设计流程，主要包括架构定义、线性设计、非线性设计和结果评估四个方面。该设计流程是一种闭环设计流程，可用于电传民机总体方案定义、初步设计和详细设计阶段。

【参考文献】

[1]曾超.民用飞机迎角保护功能设计[J].军民两用技术与产品，2015.11（348）：11.

[责任编辑：朱丽娜]