[发明专利]应急返场着陆速度指令集设计方法

权利要求书

1.一种应急返场着陆速度指令集设计方法，其特征在于，包括：

(1)构建质量、滚转角、机场高度、高度、速度参数网格，计算飞机匀速下滑的攻角、升降舵、升阻比、轨迹角、下沉率，确定随质量、滚转角、机场高度、高度变化的最大升阻比速度和空滑最大可用速度，对最大升阻比速度和空滑最大可用速度之间的速度范围进行N+1等分，加上最大升阻比速度和空滑最大可用速度，共建立N+2档速度指令集，每档速度指令集的内容包括该档速度对应的攻角、升降舵、升阻比、轨迹角、下沉率；

(3)飞机记录所述N+2档速度指令集，当飞机应急返场时，根据飞机质量、机场高度、高度、速度以及与机场的距离，选择适合的速度指令集档位执行；

在步骤(1)与步骤(3)之间包括：

(2)用发动机空中重启和空滑着陆所需的高度与速度的对应关系修正N+2档速度指令集，并更新每档速度指令集的内容，包括该档速度对应的攻角、升降舵、升阻比、轨迹角、下沉率；

步骤(1)包括：

(11)在飞机质量m、机场高度gnd、滚转角φ、高度H、速度V可变化范围内，构建计算网格；

(12)在计算网格各点，利用带滚转角的配平条件进行飞机匀速下滑性能的计算：

其中：W＝mg为飞机的重力，g为重力加速度；L、D为飞机的升力和阻力，M_y为飞机的俯仰力矩，均为随攻角α、升降舵δ_e，高度H和速度V变化的气动参数；θ为飞机的俯仰角；

用方程组数值求解方法，得到满足配平条件的攻角α、升降舵δ_e，俯仰角θ；根据气动参数计算方法求解升力L和阻力D；

计算升阻比K_L/D：

K_L/D＝L/D

计算轨迹角γ：

γ＝θ-α

计算下沉率V_s：

V_s＝Vsinγ

(13)将给定质量、滚转角、高度、机场高度条件下，最大升阻比速度作为航迹最远速度，最大计算速度作为航迹最近速度，对两个速度之间的区间N+1等分，按照航迹最远速度、1…N等间隔速度、航迹最近速度顺序排列，得到N+2个档位的速度指令集合，每档速度指令集的内容包括该档速度对应的攻角、升降舵、升阻比、轨迹角、下沉率。

2.如权利要求1所述的一种应急返场着陆速度指令集设计方法，其特征在于，步骤(2)包括：

(21)将发动机空起窗口和空滑进近窗口条件，表征为相应高度层的速度指令，对应替换原有速度指令；

(22)对新速度指令与原速度指令的衔接处进行线性插值平滑处理，根据平均下沉率计算插值段最短长度；

(23)在发动机空起窗口后的高度层，将各档位的速度指令均选用最中间档位的速度指令；

(24)飞机与机场的相对高度大于300m处更新的速度指令，其对应的攻角、升降舵、升阻比、轨迹角、下沉率由参数网格计算结果插值得到；飞机与机场的相对高度小于300m处更新的速度指令，需补充计算在起落架放下状态下空滑的攻角、升降舵、升阻比、轨迹角、下沉率。

3.如权利要求1所述的一种应急返场着陆速度指令集设计方法，其特征在于，步骤(3)包括：

(31)根据飞机当前速度V和最大可用滚转角φ_max，估算飞机调转方向所需的最大航程

根据机场高度gnd、高度H以及与机场的距离Dis，计算飞机空滑返回所需的平均升阻比K_need

(32)查速度指令表，得到飞机质量m，机场高度gnd，滚转角φ_max条件下的N+2档速度指令；对第i个档位的速度指令求解从机场高度到飞机高度范围内的升阻比的平均值其中i＝1，2，…,N+2；

(33)如果存在i，使得则选择使最小的一档速度指令，用于空滑返回的轨迹设计和制导决策；否则，当前状态可能无法安全返回，选用升阻比最大的第1档速度指令用于空滑返回的轨迹设计和制导决策，尽可能发挥滑翔能力。