[发明专利]一种高效的直升机机动飞行品质等级评估方法

权利要求书

1.一种高效的直升机机动飞行品质等级评估方法，其特征在于：包括如下步骤

第一步，针对对象直升机进行飞行动力学模型初始化，通过读取模型参数文件完成非线性飞行动力学模型的加载，得到非线性飞行动力学模型；

第二步，根据选取的需要评估品质等级的机动飞行科目，以该机动飞行科目的初始飞行状态对直升机的非线性飞行动力学模型进行配平计算；

第三步，以第二步得到的配平状态为基准，进行非线性飞行动力学模型的线化，得到基于状态空间方程描述的线性飞行动力学模型；

第四步，针对选取的机动飞行科目，按照飞行品质规范对该科目的执行过程描述，将飞行轨迹、飞行速度、加速度、飞行姿态角、角速度的状态量要求通过数学函数转换为机动科目数学描述向量中的各个元素；

首先将完成科目的过程分解为轨迹要求、速度要求、姿态要求、角速度要求和过载要求几类，然后通过式(4)所示的转换方程将所有这些要求变换为统一的数学描述参数向量，完成机动科目的数学描述

其中，Des为数学描述参数向量，其中的8个描述参数自左向右依次代表高度描述参数、高度变化率描述参数、俯仰角速度描述参数、俯仰角描述参数、滚转角速度描述参数、滚转角描述参数、偏航角速度描述参数以及偏航角描述参数，g(·)为非线性转换函数，K_d为函数参数，x_d为直升机状态响应需求向量；

第五步，基于二次型最优调节器理论，以第三步得到的线性飞行动力学模型为控制对象，计算反馈控制系数矩阵，根据飞行控制系统接通或断开，在计算过程中对飞行控制系统加以考虑或忽略，采用4阶龙格-库塔法，实时求解包含基于反馈控制理论的驾驶员操作量计算模块的闭环非线性飞行动力学模型，同时得到驾驶员的操纵时间历程和直升机的状态响应时间历程；

第六步，根据第五步求解得到的直升机状态响应历程和驾驶员操纵时间历程，结合飞行品质规范的等级要求，评估直升机在该机动飞行科目的品质等级。

2.如权利要求1所述的高效的直升机机动飞行品质等级评估方法，其特征在于：第一步中非线性飞行动力学模型如下式(1)

其中：y为直升机状态向量，包括机体状态、旋翼状态、尾迹状态以及发动机状态，u为直升机操纵向量，包括总距操纵、纵向周期变距操纵、横向周期变距操纵以及尾桨总距操纵，t为时间变量，f(·)为非线性函数。

3.如权利要求2所述的高效的直升机机动飞行品质等级评估方法，其特征在于：第二步中，以机动科目的初始状态作为配平状态点，然后令式(1)等号左侧的导数项为0，得到非线性代数方程，利用Newton法求解这个方程即完成配平，最后得到式(2)所示的配平结果，式(2)所示配平结果向量的6个元素自左向右依次为总距配平量、纵向周期变距配平量、横向周期变距配平量、尾桨总距配平量、滚转角配平量以及俯仰角配平量

4.如权利要求3所述的高效的直升机机动飞行品质等级评估方法，其特征在于：第三步中，以第二步的配平状态为基准状态，对式(1)所示的非线性飞行动力学模型在该基准状态下进行线化，利用标准的数值差分算法—理查德森外推法实现线化过程，最后得到如式(3)所示的线化飞行动力学模型

其中，为直升机状态向量，9个状态依次为体轴系下x，y和z轴的速度，滚转角速度、俯仰角速度、偏航角速度、滚转角、俯仰角和偏航角，U＝[δ_col,δ_long,δ_lat,δ_ped]^T为直升机操纵向量，四个操纵依次为总距操纵、纵向周期变距操纵、横向周期变距操纵以及尾桨总距操纵，A和B分别为稳定性矩阵和操纵矩阵。