基于缩比模型的全尺寸飞机纵向Ⅰ类PIO预测

左宪帅，王立新，刘杰，*，胡一繁，柴雪，何倩琳

（1.北京空天技术研究所，北京 100074； 2.北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京 100083）

驾驶员诱发振荡（Pilot Induced Oscillations，PIO）是由于驾驶员与飞机之间的不良的相互作用引起的一种持续的或不可控制的人-机耦合振荡，对飞行安全直接构成严重威胁。根据诱发机理，PIO可分为线性PIO（Ⅰ类）、准线性PIO（Ⅱ类）和非线性PIO（Ⅲ类）3种。线性PIO主要是由系统相位滞后或时间延迟过大引起的；准线性PIO通常是由操纵面速率饱和与位移限制带来的非线性附加相位滞后所造成的；非线性PIO通常由飞机的有效飞行动力学特性或驾驶员行为特性的非线性转换（如飞机构型与控制律的转变、驾驶员由跟踪飞机姿态转为跟踪过载）过程引起的［1］。

随着航空技术的迅猛发展，高增益、全权限电传飞控系统在先进战机与大型运输类飞机上得到广泛应用，导致飞机发生PIO的可能性越来越大，已经造成了多起飞行事故，因此，对飞机的PIO特性进行评估显得尤为重要［2］。在工程实践中，必须由驾驶员通过执行高增益闭环任务完成评定，以确定遇到不利PIO趋势的可能性是极小的，但该方法风险较大［3］。

缩比模型具有尺寸小、制造成本低的优点，如果在全尺寸飞机飞行试验之前，利用缩比模型进行飞行试验来初步评估全尺寸飞机的PIO特性，可以达到节约成本和降低全尺寸飞机飞行试验风险的目的。然而，缩比模型与全尺寸飞机动力学响应存在相似比例关系，二者的PIO特性评定参数必然存在差异，这导致缩比模型飞行试验无法参考全尺寸飞机的PIO特性评定准则。……