飞行器稳定性与操纵性实验指导.docx
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飞行器稳定性与操纵性实验指导
《飞行器稳定性与操纵性》
课内实验
飞行模拟实验指导
商重阳编著
西北工业大学航空学院
飞行模拟实验室
1
飞机飞行性能模拟实验
1.1实验目的
1）认识飞机的加减速机动性及极限盘旋能力；
2）认识飞机的空间机动，如筋斗、战斗转弯、半滚倒转等机动；
3）认识飞机的起飞着陆过程（选做）。
1.2实验内容
1）操作飞机在不同飞行高度下进行加减速机动，观察飞机在不同飞行高度下的加减速能力；
2）操作飞机在不同状态下进行正常盘旋机动，对比分析盘旋时间的差异；
3）学习空间机动的操纵，如筋斗、战斗转弯、半滚倒转等机动；
4）进行飞机的起飞操纵，并尝试进行着陆（选做）。
1.3实验步骤
1）由实验教师开启飞行模拟器；
2）熟悉基本飞行仪表：
地平仪、速度表、高度表、迎角过载表、罗盘；
认识平显的航线状态；
3）练习配平飞行，操纵驾驶杆以调整飞机航迹保持水平飞行，调整油门以练习在不同速度下配平；
4）分别从高度1000m、5000m，M0.5状态配平飞行开始推油门至全加力，进行加速，操纵驾驶杆以保持航迹水平，观察加速过程并记录加速到M1.3的时间；
5）分别从高度1000m、5000m，M1.3状态配平飞行开始收油门到最小并放减速板减速，操纵驾驶杆以保持航迹水平，观察减速过程并记录减速到M0.5的时间；
6）练习完成盘旋机动，分别从高度5000m、10000m，M0.8状态配平飞行开始，首先右压杆滚转到45度，然后拉杆以保持速度矢量在地平线上，在盘旋过程中微调压杆幅度保持滚转角，调整油门保持速度基本不变，进入定常盘旋后，观察航向显示，记录盘旋90度的时间；
7）观察指导教师完成的筋斗、战斗转弯、半滚倒转等机动，学习并尝试完成其中一至两个机动；
8）按照课程学习的起飞操纵过程完成起飞动作；
9）在实验教师的指导下完成寻找机场、放起落架、对准跑道等着陆动作，尝试进行着陆（选做）；
10）自己有计算机的可以拷贝飞行模拟的数据，实验后进行数据分析。
1.4实验结果分析要求
1）对比1000m与5000m高度，从M0.5加速到M1.3的加速时间，分析两者加速时间不同物理原因。
2）对比5000m与10000m高度，M0.8、45度滚转角盘旋的盘旋90的时间，分析造成两者盘旋时间不同的物理原因。
2
飞机操纵性稳定性模拟实验
2.1实验目的
1）通过飞行实验认识飞机的纵向配平和速度稳定性；
2）认识定直侧滑飞行的操纵；
2.2实验内容
1）配平飞行，练习纵向定直平飞的操纵；
2）从不同速度的纵向配平飞行开始，观察加减速后的飞机航迹变化，认识纵向速度稳定性和配平；
3）通过飞行模拟操纵认识定直侧滑飞行所需的杆位移、脚蹬位移；
2.3实验步骤
1）由实验教师开启飞行模拟器；
2）认识基本飞行仪表：
地平仪、速度表、高度表、迎角过载表、罗盘；
认识平显的航线状态；
3）练习配平飞行，操纵驾驶杆以调整飞机航迹保持水平飞行，调整油门以练习在不同速度下配平；
4）速度稳定性及配平飞行的验证：
a）从高度5000m，M0.6状态配平飞行开始，驾驶杆位置保持不变、推油门，观察速度矢量或上升率的变化，记录飞机航迹变化方向；
b）从高度5000m，M0.8状态配平飞行开始，驾驶杆位置保持不变、推油门，观察记录飞机航迹变化；
c）从高度5000m，M1.3状态配平飞行开始，驾驶杆位置保持不变、推油门，观察记录飞机航迹变化；
5）在高度5000m，M0.8状态下，尝试进行定直右侧滑飞行，记录保持定直侧滑所需要的杆位移、脚蹬位移（只记录方向）；
6）拷贝飞行模拟的记录数据，实验后进行数据分析。
2.4实验结果分析要求
1）对比5000m高度，从M0.6、M0.8、M1.3开始加速的航迹变化方向，分析三者不同物理原因。
2）记录右侧滑操纵所需要的脚蹬、驾驶杆输入方向，与理论分析进行对比。
3
飞行模拟器的使用
3.1飞行模拟器简介
本系统以第三代战斗机（以Su-27为背景）为仿真目标，可进行1⨯1到4⨯4的空战仿真。
可进行超视距至近距的完整空战过程的仿真。
可进行有人在环的地面飞行模拟，亦可自动进行大量的数值仿真。
上述功能通过4台模拟座舱和主控台共同完成，如图1所示，左侧为主控台，右侧为4台模拟座舱。
主控台以一台主控计算机为核心，负责所有数学模型的解算及战场态势的显示以及仿真过程的控制，另有一台计算机为数据库服务器，提供仿真原始数据的存储以及仿真结果的存储。
图1小编队空战仿真系统的整体照片
3.2
模拟座舱简介
3.3
图2模拟器座舱示意图
模拟座舱如图2所示，包括视景显示器、仪表显示器、仿真杆舵系统等几部分，由一台计算机进行控制，负责显示内容的绘制以及驾驶员操纵信号的采集。
3.4仪表显示简介
图3左侧仪表板
图4右侧仪表板
图5仪表名称
3.5F18操纵杆和油门杆
图6F18操纵杆
机动：
机动开关，按压打开机动开关；
配平：
飞机纵向、横向配平；
发射：
外挂武器发射扳机；
武器：
武器选择按钮，在同种类型武器中切换不同型号武器；
波门：
控制截获波门上、下、左、右移动；
刹车：
起落架机轮刹车；
注意：
只有在手动截获方式下，对截获波门的操纵才有效。
图7F18油门杆
截获：
截获和取消跟踪。
向上按，截获；向下按取消跟踪。
距离：
距离或速度输入电位计。
装订平显显示的距离或速度刻度范围。
远近：
武器类型选择，右：
选择近距导弹，中、左：
中距导弹
减速：
减速板收、放开关，右：
减速板打开，中、左：
减速板收起。
3.6Su27的操纵杆和油门杆
图8Su27操纵杆
机动：
机动开关，按压：
打开机动开关；
配平：
飞机纵向、横向配平；
发射：
外挂武器发射扳机；
远近：
远近转换开关，远：
中距弹，近：
近距弹；
波门：
控制截获波门上、下、左、右移动；
刹车：
起落架机轮刹车；
注意：
只有在手动截获方式下，对截获波门的操纵才有效。
图9Su27油门杆
武器：
武器选择按钮，在同种类型武器中切换不同型号武器；
截获：
截获按钮，按压有效。
取消：
取消跟踪按钮，按压有效。
距离：
距离或速度输入电位计。
装订平显显示的距离或速度刻度范围。
减速：
减速板收、放开关，收：
减速板收起，放：
减速板打开。
3.7平显显示画面
图10航线飞行模式的平显画面
4
基本飞行机动的操纵
4.1基本概念
1）拉杆／推杆：
拉杆指操纵驾驶杆向后移动，用于操纵飞机使其抬头，推杆指操纵驾驶杆向前移动，用于操纵飞机使其低头。
2）左／右压杆：
压杆指对驾驶杆的横向操纵输入，用于控制飞机滚转。
4.2配平飞行
配平飞行的操纵主要在于对飞机倾斜角、飞行高度和飞行速度的控制，是进行所有机动操纵的基础。
1）如果飞机倾斜则应首先修正倾斜角。
通过对驾驶杆的横向操纵来修正飞机的倾斜。
Ø注意观察平显中心飞机标志指示的飞机倾斜角。
欲修正向右的倾斜则向左压杆；反之向右压杆。
欲修正的倾斜角越大，所需的压杆杆位移量应越大。
注意压杆杆位移与飞机滚转角速率成正比。
Ø当飞机倾斜角接近零时，即飞机标志即将水平时应减小横向杆位移量。
Ø当飞机标志水平时应停止左右压杆操纵保持横向杆位移量为零，此时对应飞机的倾斜角为零。
2）通过对驾驶杆的纵向操纵来获得期望的高度。
Ø向后拉杆飞机抬头，升降速率正向增加；或者，向前推杆飞机低头，升降速率负向增加。
Ø注意观察气压高度表指示的当前高度和组合仪表中指示的升降速率。
当前高度越接近期望高度，则应保持较小（绝对值接近零）的升降速率值。
Ø当达到期望高度要求时，应保持升降速率为零。
3）速度的调整。
Ø注意观察平显左上角显示的当前飞行表速和下面的加速度指示标记。
需要加速时，前推油门杆，三角形的加速度标志将向右移动；需要减速时，后收油门杆，加速度标志将向左移动。
Ø注意观察显示的飞行速度，接近期望速度时应调整油门使得加速度标志向中间移动，此时速度变化缓慢。
Ø到达期望速度时，调整油门使得加速度标志停在中间，此时速度不变化。
与此同时，应注意观察平显右侧显示的升降速率。
保持升降速率为零。
大于零时，应很小量的向前推杆；小于零时，应很小量的向后拉杆。
总结一下，看着飞机标志左右压杆修正倾斜；盯着升降速率推、拉杆控制升降；盯着速度推、收油门控制速度；偏差越小，操纵量越小。
4.3直线加减速
1）在实验要求的高度和初始速度下使飞机保持配平飞行（参考飞机的配平飞行方法）约5～10s。
2）按照实验要求将油门迅速前推或后收至相应油门位置（如，慢车、满油门、全加力等）。
同时，可以根据实验需要操纵油门杆上的开关打开或收起减速板。
3）根据平显上加速度指示标记的变化（加速时标志向右移，减速时标志向左移），确认操纵。
4）注意观察平显显示的升降速率，通过小量的推、拉驾驶杆使升降速率为零。
总结一下，先配平，再调油门控制加减速，盯着升降速率推、拉杆。
4.4转弯／盘旋
以45度滚转角的右转弯为例。
1）进入转弯：
从配平飞行开始，
Ø右压杆，使滚转角增加到45度，在接近45度时减小压杆量至0；
Ø在压杆同时缓慢拉杆，调整拉杆量以保持高度基本不变；
Ø缓慢增加油门，以保证速度基本不变。
2）保持转弯（盘旋）：
Ø观察平显或者地平仪上的飞机符号，调整压杆量，以保证滚转角在45度；
Ø观察平显或者组合仪表上的升降速度，调整拉杆量，以保证高度基本不变；
Ø观察平显左上角的速度显示或速度表，调整油门，以保证速度基本不变。
3）改出转弯：
观察平显上方的偏航角显示或罗盘指示的航向，当航向接近转弯要求的航向时改出转弯，向左压杆，至滚转角接近0度，按配平飞行中操纵方法进行调整。
5
飞行模拟实验流程
6
实验设备使用注意事项
1）若主控计算机、座舱计算机或数据库计算机之一不能正常启动，则必须终止实验。
2）若主控程序、座舱程序之一不能正常启动，则必须终止实验。
3）飞行实验前应仔细阅读飞行模拟器用户手册，根据制定实验计划进行实验。
4）爱惜实验设备。
按压操纵面板上的按钮、旋钮和开关，操纵驾驶杆、油门杆和脚蹬，操作都要柔和。
5）在实验中止时，应尽量关闭座舱程序。
6）在实验中注意维持实验室温度，当室温过高时应终止实验。
7）飞行模拟中一旦出现任何异常，应停止操作并及时告知专门人员。
8）投影机开启后需要预热，大于1分钟后，显示图像。
9）投影机关闭后需要散热，散热结束后，方可关闭电源。
10）投影机关闭后不能立即开启。
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