URSS.ru Магазин научной книги
Обложка Овчаренко В.Н. Аэродинамические характеристики летательных аппаратов: Идентификация по полетным данным Обложка Овчаренко В.Н. Аэродинамические характеристики летательных аппаратов: Идентификация по полетным данным
Id: 315321
1059 р.

АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ характеристики летательных аппаратов:
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПО ПОЛЕТНЫМ ДАННЫМ. Изд. стереотип.

Аэродинамические характеристики летательных аппаратов: Идентификация по полетным данным URSS. 2024. 236 с. ISBN 978-5-9519-4558-7.
Белая офсетная бумага

Аннотация

Рассмотрены новые алгоритмы определения (идентификации) аэродинамических характеристик летательных аппаратов (ЛА) по полетным данным, направленные на идентификацию постоянных и переменных, в общем случае нелинейных, аэродинамических параметров, зависящих от режима полета ЛА. Приводятся различные формы представления аэродинамических параметров. В качестве ЛА рассмотрены самолет, вертолеты одновинтовой и соосных схем и дирижабль. Применимость... (Подробнее)


Оглавление
top
Введение3
1. Уравнения движения самолетов и вертолетов12
1.1. Уравнения движения самолета14
1.2. Уравнения движения вертолетов19
1.2.1. Уравнения движения соосного вертолета19
1.2.2. Уравнения движения одновинтового вертолета24
2. Модели аэродинамических характеристик самолетов и вертолетов30
2.1. Аэродинамические характеристики самолетов33
2.1.1. Аэродинамические коэффициенты в продольном движении33
2.1.2. Аэродинамические коэффициенты в боковом движении36
2.1.3. Линеаризованные аэродинамические характеристики самолета37
2.1.4. Нелинейные аэродинамические характеристики самолета39
2.2. Аэродинамические характеристики линеаризованной модели вертолета42
2.3. Нестационарные явления в аэродинамических характеристиках43
3. Уравнения движения и модели аэродинамических характеристик дирижабля48
3.1. Уравнения продольного движения дирижабля50
3.1.1. Балансировка дирижабля в установившемся горизонтальном полете52
3.1.2. Информационно-измерительная система дирижабля в продольном движении55
3.2. Линеаризованные уравнения продольного возмущенного движения дирижабля56
3.3. Уравнения бокового движения дирижабля59
3.3.1. Информационно-измерительная система дирижабля в боковом движении60
4. Практическая локальная идентифицируемость параметров линеаризованных моделей Л А61
4.1. Постановка задачи63
4.2. Точность оценивания параметра64
4.3. Условия практической локальной идентифицируемости параметра65
4.4. Идентифицируемость параметра в эксперименте с конечным временем69
4.5. Практическая идентифицируемость аэродинамических коэффициентов самолета в летных испытаниях71
5. Информационно—измерительная система и тестовые маневры в летных экспериментах76
5.1. Измеряемые переменные в летных испытаниях77
5.2. Типовые тестовые маневры80
5.3. Оптимальные тестовые сигналы в задаче идентификации линейных динамических систем81
5.3.1. Постановка задачи планирования тестовых сигналов82
5.3.2. Критерии оптимальности тестовых сигналов и допустимые управления83
5.3.3. Точность оценивания параметров86
5.3.4. Решение задачи оптимизации тестовых сигналов88
5.3.5. Численные алгоритмы оптимизации тестовых сигналов90
5.3.6. Планирование управления в летном эксперименте92
5.4. Планирование гармонических тестовых сигналов в задаче идентификации динамических систем94
5.4.1. Постановка задачи планирования тестовых сигналов95
5.4.2. Допустимые входные и выходные сигналы96
5.4.3. Точность оценивания параметров на допустимых тестовых сигналах98
5.4.4. Решение задачи планирования гармонических тестовых сигналов100
5.4.5. Планирование тестового гармонического закона управления в летных испытаниях101
5.5. Планирование специальных идентифицирующих тестовых сигналов в линейных динамических системах104
5.5.1. Постановка задачи планирования тестовых сигналов106
5.5.2. Допустимые тестовые сигналы107
5.5.3. Точность оценивания на допустимых тестовых сигналах109
5.5.4. Свойства матриц Dkl111
5.5.5. Решение задачи планирования тестовых сигналов112
5.5.6. Численный алгоритм вычисления тестового сигнала113
5.5.7. Планирование закона управления в летном эксперименте115
6. Методы идентификации постоянных параметров динамических систем118
6.1. Метод наименьших квадратов119
6.1.1. Аналитическое вычисление оценки метода наименьших квадратов121
6.1.2. Свойства МНК-оценки ϴ121
6.1.3. Метод дифференциальной аппроксимации122
6.2. Метод максимального правдоподобия124
6.2.1. Свойства оценок максимального правдоподобия125
6.2.2. Оценивание параметров динамических систем методом максимального правдоподобия126
6.3. Идентификация параметров частотно-временным методом128
6.3.1. Идентификация параметров в частотной области130
6.3.2. Оценивание параметров и запаздываний в измерениях состояния линейных систем135
6.3.3. Идентификация нелинейной динамической системы139
7. Адаптивная идентификация переменных параметров динамических систем146
7.1. Адаптивная идентификация переменных параметров на основе функции Ляпунова147
7.1.1. Алгоритмы адаптивной идентификации динамических систем148
7.1.2. Пример адаптивной идентификации динамической системы154
7.2. Эвристический анализ задачи идентификации динамической системы с переменными параметрами157
7.3. Адаптивное оценивание переменных параметров линейного сумматора160
7.3.1. Постановка задачи162
7.3.2. Алгоритмы адаптивного оценивания переменных весов линейного сумматора165
8. Проверка совместимости измерений и восстановление полетных данных173
8.1. Кинематические уравнения174
8.2. Восстановление данных176
9. Идентификация аэродинамических моделей Л А в имитационных экспериментах182
9.1. Имитационные эксперименты и тестирование алгоритмов идентификации183
9.2. Идентификация аэродинамического гистерезиса на самолете Cessna 172SP186
9.3. Идентификация эффективности воздушного тормоза планера ASK-21188
9.4. Идентификация аэродинамических характеристик самолета Ан-2191
9.5. Идентификация аэродинамических моментов соосного вертолета в боковом движении194
10.Идентификация моделей аэродинамических характеристик дирижабля199
10.1. Идентификация аэродинамических производных дирижабля в продольном движении200
10.2. Идентификация коэффициентов продольного движения дирижабля в приращениях210
Заключение214
ПРИЛОЖЕНИЕ А220
ПРИЛОЖЕНИЕ В223
Литература224

Из введения
top

... Летный эксперимент состоит из следующих структурных элементов:

1) летательного аппарата, как объекта эксперимента;

2) перечня характеристик, параметров и т.д., которые необходимо определить, подтвердить или опровергнуть;

3) информационно-измерительной системы и дополнительного научного оборудования, размещенного на борту летательного аппарата и/или вне летательного аппарата (на земле, подвижных измерительных комплексах, ИСЗ);

4) плана летного эксперимента;

5) методов обработки полетных данных, полученных в летном эксперименте.

В монографии рассматриваются в качестве летательных аппаратов: самолет, вертолет и дирижабль. Каждый из этих летательных аппаратов имеет свои характерные особенности. Особенностью дирижабля как летательного аппарата, его отличие от самолета и вертолета заключается в том, что на него в полете помимо силы веса, силы тяги и аэродинамической силы действует еще одна сила — аэростатическая, влияние которой на динамику дирижабля, характеристики его устойчивости и управляемости, зависит от скорости полета и на различных скоростях проявляет себя по разному, иногда приводящей к противоположным эффектам. Кроме того, дирижабль может быть как легче, так и тяжелее воздуха. Это свойство дирижабля существенно отражается на всех этапах подготовки и проведения натурного эксперимента.

Обработку результатов натурных испытаний или летных экспериментов с целью определения аэродинамических характеристик Л А и их составляющих будем называть задачей идентификации аэродинамических характеристик по полетным данным.

Особенностями этой задачи является то, что ЛА — динамическая система и его аэродинамические характеристики зависят от переменных движения, управляющих сигналов и в целом являются нелинейными по траектории полета. Поэтому задача идентификации аэродинамических характеристик может быть поставлена и решена, если имеется возможность проведения активного летного эксперимента на специальных тестовых режимах полета, на которых влияние аэродинамических характеристик ЛА на траекторные переменные наиболее сильное.

...


Об авторе
top
photoОвчаренко Валерий Николаевич
Специалист в области динамики полета и управления летательными аппаратами. Доктор технических наук, профессор кафедры динамики полета и управления летательными аппаратами Московского авиационного института. Лауреат премии им. Н. Е. Жуковского за 2017 г. Автор многих научных публикаций, учебника по динамике полета. Участник ряда научно-исследовательских работ, относящихся к обработке полетных данных летательных аппаратов различных типов и различного назначения. Основные научные интересы касаются вопросов динамики полета, управления и проблем идентификации динамических систем по экспериментальным данным.