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无人机飞行品质的评定

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近年来,无人机技术发展迅速,已经在民事与军事领域得到了越来越广泛的应用,相比无人机技术的发展,关于无人机飞行品质的研究却相对滞后。本文在这一背景下,对无人机飞行品质的评定进行研究。本文明确了无人机飞行品质的评定准则,并对无人机飞行品质的评定方法做了阐述。
 
关键词:无人机;飞行品质;评定方法;更多范文
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无人机是否存在飞行品质一直存在较大争议。一种观点认为:无人机主要是依靠飞控系统自主或者自动执行任务,飞行员仅扮演监控角色(必要时干预),并未直接参与飞机的控制,因此不存在飞行品质的问题;另一种观点认为:无人机作为一种特殊的飞行器,仍具备了飞行器的基本特征,飞行安全、完成任务好坏的评估等问题均属于飞行品质研究的范畴。因此,飞行品质概念仍适用于无人机。
从广义上来讲,飞行品质具有安全性、任务有效性和工作负荷三方面的要求,对无人机系统来说仍然适用。首先,无人机系统执行任务的最基本条件就是安全,这是飞行品质最基本的要求;其次,无人机是否能够有效完成任务也需要进行评价;第三,虽然无人机的驾驶员不在飞机上,但利用飞行试验手段测试无人机完成任务能力的时候,需要飞行员、试飞工程师、飞控系统以及任务载荷等系统的全面参与并给出综合评价。因此,从这一层面看,飞行员仍可作为飞行品质评价的主体,其工作负荷的需求也是飞行品质的一个要素之一。因此,有人驾驶飞机飞行品质的概念仍适用于无人机。
飞行品质的等级定义,是由完成飞行任务的难度系数和质量等级决定的。对于不同用途或不同类型的飞机,规定了不同的指标要求。但是,不同型号的飞机执行的任务可能具有相同或相似的部分内容,相应的要求飞机具有相同或相似的飞行品质特性,这一点并不因飞机的类型而不同。例如,以下一些控制功能、控制精度以及稳定性余量等要求对于有人机和无人机是一样的,无人机可以参照有人机相关的指标要求。
(1)航迹控制精度的要求一般来说,俯仰角保持精度为<±0.5°,滚转角保持精度为<±1.0°。无人机对控制精度的要求应该是不高于有人机的相关要求。
(2)航迹转换特性要求此外在变换飞行航迹时的快速性和柔和性也是重要指标之一。
(3)最优的空气动力状态在考虑飞机空气动力特点的基础上,寻求最优解,尤其在机动飞行和进场着陆时,必须把空气流场状态保持在一个相对狭窄的工作范围内。
(4)推力特性要求出于对发动机寿命的考虑,一般仅用推力调整低频航迹偏差,因此在品质指标中,不仅应评定推力本身,还要评定推力的一阶导数项,限制高频的推力活动。
(5)过渡飞行要求对过渡飞行来说,没有规定准确限定航迹,一般只要求柔和、无超调地转弯就可以了。因此品质要求主要涉及航迹过渡要有良好的阻尼,以及在稳定飞行阶段上的控制精度。
飞行品质的主观评定必须在一定的评价尺度下进行。有人机使用 Cooper-Harper 评价尺度(CHR)对其飞行品质进行主观评定,对于无人机,可借鉴CHR 评价尺度的形式,将其修改为适用于无人机飞行任务评价的通用尺度。
有人机 CHR 评价的是在选定任务或操纵中对飞行员的要求,而无人机 CHR注重评价无人机系统在给定任务中的性能表现,该尺度考虑了无人机执行任务中的外界环境扰动,从而使评定结果更贴近实际应用。

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