在人類航空發(fā)展百余年歷程中,幾乎總是伴隨著氣動彈性問題。其中,顫振無疑是引人關(guān)注的現(xiàn)象,不僅是因為它的復(fù)雜性,更重要的是顫振會造成災(zāi)難性的后果。為避免飛行包線內(nèi)發(fā)生顫振,每架新機或重大改型飛機必須進行顫振試飛這一類風險試飛科目,其過程充滿了未知和風險。顫振試飛數(shù)據(jù)處理則是該項飛行試驗的核心技術(shù),用于預(yù)測飛機的潛在顫振邊界,對于保障極限飛行試驗安全具有重大意義。但是,該項技術(shù)歷來被認為是系統(tǒng)辨識理論應(yīng)用的難點,諸如試飛數(shù)據(jù)信噪比偏低、數(shù)據(jù)長度有限,待辨識飛機顫振模態(tài)密集,存在未知非線性等因素嚴重影響了辨識、預(yù)測效果。因此,研究更為有效的辨識、預(yù)測方法就成為顫振試飛數(shù)據(jù)處理的瓶頸性問題。
《飛機顫振試飛數(shù)據(jù)處理》的主要目的,就是介紹近些年來在飛機顫振試飛數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域出現(xiàn)的新思想、新方法、新理論與新應(yīng)用成果。
《飛機顫振試飛數(shù)據(jù)處理》的內(nèi)容可以分為五個部分:第一部分包括第1章至第3章,主要介紹與試飛相關(guān)的背景知識,包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和技術(shù)背景;第二部分包括第4、5章,主要介紹試驗數(shù)據(jù)的預(yù)處理;第三部分包含第6章至第8章,主要介紹頻域辨識方法和小波辨識,其中頻域辨識又包括傳遞函數(shù)模型和狀態(tài)空間辨識;第四部分為第9章,論述了顫振邊界預(yù)測的常見方法,重點介紹魯棒邊界預(yù)測;第五部分即第10章,介紹了電傳飛機試飛的新問題,即伺服顫振(又稱氣動伺服彈性)的穩(wěn)定裕度分析問題。
在《飛機顫振試飛數(shù)據(jù)處理》的寫作過程中,作者試圖突出“精、新、簡、實”,并力爭做到內(nèi)容上自我完備,即:在介紹基礎(chǔ)理論時,講求精益求精;介紹前沿研究,特別是作者自己的新科研成果;在敘述方法上力求理論與工程實際相結(jié)合,理論推導(dǎo)講求簡明扼要——不過分追求數(shù)學(xué)理論的艱深,更希望用工程化的語言深入淺出闡述,以便于具有工科數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的讀者理解《飛機顫振試飛數(shù)據(jù)處理》內(nèi)容;同時《飛機顫振試飛數(shù)據(jù)處理》在內(nèi)容編排上盡可能完備,以便于掌握經(jīng)典控制理論、線性系統(tǒng)理論和工科數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識的讀者不再需要查閱參考書就能理解《飛機顫振試飛數(shù)據(jù)處理》內(nèi)容。
在人類航空發(fā)展百余年歷程中,幾乎總是伴隨著氣動彈性問題。其中,顫振無疑是最引人關(guān)注的現(xiàn)象,不僅是因為它的復(fù)雜性,更重要的是顫振會造成災(zāi)難性的后果。為避免飛行包線內(nèi)發(fā)生顫振,每架新機或重大改型飛機必須進行顫振試飛這-I類風險試飛科目,其過程充滿了未知和風險。顫振試飛數(shù)據(jù)處理則是該項飛行試驗的核心技術(shù),用于預(yù)測飛機的潛在顫振邊界,對于保障極限飛行試驗安全具有重大意義。但是,該項技術(shù)歷來被認為是系統(tǒng)辨識理論應(yīng)用的難點,諸如試飛數(shù)據(jù)信噪比偏低、數(shù)據(jù)長度有限,待辨識飛機顫振模態(tài)密集,存在未知非線性等因素嚴重影響了辨識、預(yù)測效果。因此,研究更為有效的辨識、預(yù)測方法就成為顫振試飛數(shù)據(jù)處理的瓶頸性問題。
本書的主要目的,就是介紹近些年來在飛機顫振試飛數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域出現(xiàn)的新思想、新方法、新理論與最新應(yīng)用成果。本書的內(nèi)容可以分為五個部分:第一部分包括第1章至第3章,主要介紹與試飛相關(guān)的背景知識,包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和技術(shù)背景;第二部分包括第4、5章,主要介紹試驗數(shù)據(jù)的預(yù)處理;第三部分包含第6章至第8章,主要介紹頻域辨識方法和小波辨識,其中頻域辨識又包括傳遞函數(shù)模型和狀態(tài)空間辨識;第四部分為第9章,論述了顫振邊界預(yù)測的常見方法,重點介紹魯棒邊界預(yù)測;第五部分即第10章,介紹了電傳飛機試飛的新問題,即伺服顫振(又稱氣動伺服彈性)的穩(wěn)定裕度分析問題。
在本書的寫作過程中,作者試圖突出“精、新、簡、實”,并力爭做到內(nèi)容上自我完備,即:在介紹基礎(chǔ)理論時,講求精益求精;介紹前沿研究,特別是作者自己的最新科研成果;在敘述方法上力求理論與工程實際相結(jié)合,理論推導(dǎo)講求簡明扼要——不過分追求數(shù)學(xué)理論的艱深,更希望用工程化的語言深入淺出闡述,以便于具有工科數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的讀者理解本書內(nèi)容;同時本書在內(nèi)容編排上盡可能完備,以便于掌握經(jīng)典控制理論、線性系統(tǒng)理論和工科數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識的讀者不再需要查閱參考書就能理解本書內(nèi)容。
第1章 緒論
1.1 顫振
1.2 氣動彈性力學(xué)
1.3 顫振飛行試驗
1.4 顫振試飛數(shù)據(jù)處理
1.5 系統(tǒng)辨識
1.6 顫振模態(tài)參數(shù)識別
1.6.1 顫振信號處理研究
1.6.2 顫振模態(tài)參數(shù)辨識研究
1.7 顫振邊界預(yù)測研究
1.8 氣動伺服彈性(ASE)研究
1.9 本書內(nèi)容安排
第2章 系統(tǒng)理論與氣動彈性模型
2.1 系統(tǒng)與模型
2.2 系統(tǒng)辨識
2.2.1 系統(tǒng)辨識簡介
2.2.2 飛行器的系統(tǒng)辨識
2.2.3 飛行器辨識的頻域方法
2.3 顫振與線性系統(tǒng)理論
2.3.1 簡化顫振方程的建立
2.3.2 顫振基本原理
2.3.3 顫振飛行試驗原理
2.4 氣動彈性系統(tǒng)參數(shù)化辨識模型
2.4.1 基本模型
2.4.2 離散時間模型轉(zhuǎn)換
2.4.3 模型與輸出
2.5 模態(tài)的能控性與能觀性
2.6 線性變參數(shù)模型
第3章 顫振飛行試驗設(shè)計
3.1 顫振飛行試驗
3.2 激勵方式
3.2.1 小火箭激勵
3.2.2 駕駛員脈沖激勵
3.2.3 操縱面掃頻激勵
3.2.4 固定小翼激勵
3.2.5 慣性激勵
3.2.6 大氣紊流激勵
3.3 輸入信號設(shè)計
3.3.1 掃頻信號
3.3.2 Multisine信號
3.3.3 施羅德相角諧波信號
3.4 輸入信號優(yōu)化
3.4.1 頻域泄漏
3.4.2 非線性擾動
3.5 多輸入飛行試驗
3.5.1 單輸入激勵與多輸入激勵
3.5.2 多輸入試驗的輸入設(shè)計
3.6 結(jié)構(gòu)響應(yīng)采集
3.7 顫振試飛數(shù)據(jù)處理與監(jiān)控
第4章 顫振試飛數(shù)據(jù)預(yù)處理
4.1 飛行試驗數(shù)據(jù)的預(yù)處理
4.1.1 野值的識別、剔除與補正
4.1.2 數(shù)據(jù)平滑的方法
4.1.3 數(shù)字低通濾波器設(shè)計方法
4.2 飛行試驗數(shù)據(jù)的去噪研究
4.2.1 小波去噪
4.2.2 小波時頻域去噪
4.2.3 分數(shù)階傅里葉域去噪
4.2.4 短時分數(shù)階傅里葉域濾波
4.2.5 實測試飛數(shù)據(jù)去噪與結(jié)果分析
……
第5章 頻率響應(yīng)函數(shù)估計
第6章 氣動彈性系統(tǒng)的頻域傳遞函數(shù)辨識
第7章 氣動彈性系統(tǒng)的頻域狀態(tài)空間模型辨識
第8章 顫振模態(tài)參數(shù)的小波辨識
第9章 魯棒顫振邊界預(yù)測
第10章 氣動伺服彈性飛行試驗
參考文獻