淺談對飛行器轉(zhuǎn)彎飛行導航控制的研究

彭善國

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，飛行技術(shù)也在不斷發(fā)展，對飛行器技術(shù)的研究也在逐步深入。通過飛行器了解了各種飛行狀態(tài)下的不足，例如，在飛行器轉(zhuǎn)彎飛行的過程中，導航控制該如何工作才能防止轉(zhuǎn)彎過程中出現(xiàn)偏航的情況。通過大量的飛行實驗了解轉(zhuǎn)彎飛行存在的不足和改進方法等，對有效提高飛行技術(shù)有極大的促進作用。

關鍵詞：飛行器；轉(zhuǎn)彎飛行；導航控制；受力情況

中圖分類號：V275+.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.119

轉(zhuǎn)彎飛行是在一定的高度下，實現(xiàn)飛行方向的轉(zhuǎn)變，而在這個過程中，飛行器經(jīng)常會出現(xiàn)偏航的問題，需要采取有效的導航控制來完成飛行器的轉(zhuǎn)彎飛行。對此，本文主要研究、分析了飛行器轉(zhuǎn)彎飛行的受力情況和轉(zhuǎn)彎飛行的導航控制。

1 飛行器轉(zhuǎn)彎飛行受力情況分析

飛行器在轉(zhuǎn)彎飛行的過程中，會出現(xiàn)偏航角、航跡偏轉(zhuǎn)的情況，而這類情況的出現(xiàn)主要取決于飛行器的受力情況，如果不了解飛行器轉(zhuǎn)彎飛行的受力情況，就會產(chǎn)生偏航的現(xiàn)象。從物理學的角度來講，當物體做勻速率圓周運動時，要確保運行的穩(wěn)定性、協(xié)調(diào)性，就需要具備恒定的向心力，這也是飛行器在轉(zhuǎn)彎飛行過程中飛行導航控制應注意的。因此，在飛行器轉(zhuǎn)彎飛行的過程中，必須滿足以下幾點要求：①飛行器航跡線速度方向上存在的分力應與發(fā)動機推力和空氣阻力平衡，這樣才能確保飛行器的穩(wěn)定性；②飛行器垂直方向上的分力應與飛行器所受的重力相等。

2 飛行器轉(zhuǎn)彎飛行導航控制的研究分析

在飛行器轉(zhuǎn)彎飛行的過程中，主要以導航坐標系為基準實行導航控制。飛行器轉(zhuǎn)彎飛行的導航控制主要受發(fā)動機推力、飛行器重力等因素的影響，導航控制主要是控制這幾個方面的力，并要確保其恒定向心力，進而實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎飛行。以下主要從高度導航控制和平面導航控制方面進行分析。

2.1 高度導航控制分析

所謂“高度導航控制”，主要是指導航控制系統(tǒng)在運行時，比較高度傳感器所能測量的高度值和所給定的高度值，從而生成控制操作發(fā)動機推力和飛行器俯視所需要保持的高度。從分析飛行器轉(zhuǎn)彎飛行的實踐情況來看，在飛行器轉(zhuǎn)彎過程中，飛行的高度主要由飛行器豎直方向上的分力與飛行器重力之間的平衡關系來控制的。也就是說，在飛行器轉(zhuǎn)彎飛行的過程中，如果轉(zhuǎn)彎盤旋的過程中會受到外部干擾或是受到橫測向耦合因素的影響，就會改變轉(zhuǎn)彎飛行高度，而這時對飛行導航控制應以如何操作飛行器豎直方向上的分力為主要調(diào)整方式，這樣才能調(diào)整飛行器飛行速度方向上的分力，從而保證飛行器轉(zhuǎn)彎飛行的穩(wěn)定性。但是，如果不能及時改變發(fā)動機的推力，那么，飛行器飛行速度上的合力就會發(fā)生改變，從而改變飛行器的飛行速度。要想保證飛行器轉(zhuǎn)彎飛行的穩(wěn)定性，就必須改變飛行器旋翼的拉力，保證力的平衡性，從而保證飛行器轉(zhuǎn)彎飛行的可靠性和穩(wěn)定性。

2.2 平面導航控制分析

所謂“平面導航”，主要是在固定的高度平面上控制飛行器的飛行。飛行器在轉(zhuǎn)彎飛行的過程中，在固定高度平面內(nèi)實現(xiàn)圓弧航跡，以進行轉(zhuǎn)彎跟蹤。在這里，飛行器要嚴格按照預先給定好的航向進行轉(zhuǎn)彎飛行，同時，需要使圓弧切線與機體軸保持一致，并通過對轉(zhuǎn)彎的協(xié)調(diào)控制消除存在的不良影響因素，從而保證飛行器在轉(zhuǎn)彎過程的穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性。另外，如果飛行器在轉(zhuǎn)彎飛行的過程中受到干擾而偏離了預定航跡，則需要根據(jù)飛行器的實際飛行位置和速度矢量調(diào)整和修正，以確保飛行器在平面導航控制中轉(zhuǎn)彎飛行的穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性。

通過以上對飛行轉(zhuǎn)彎導航控制的分析可知，現(xiàn)階段，飛行器轉(zhuǎn)彎飛行主要是對飛行坐標系的解算，通過坐標變換和轉(zhuǎn)移的方式控制飛行坐標。傳統(tǒng)的導航控制主要是通過信號回路進行控制，控制精度偏低，而本文所提到的飛行器轉(zhuǎn)彎飛行導航控制主要是通過GPS解算測出飛行器在導航坐標系的飛行速度，并通過反饋比較在速度控制回路內(nèi)實現(xiàn)坐標系的轉(zhuǎn)換，其比傳統(tǒng)導航控制更加簡潔。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，飛行導航控制的發(fā)展也越來越快，而且飛行導航控制技術(shù)的有效性對飛行器飛行的安全性、穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性都會產(chǎn)生直接的影響。近些年，飛行器飛行事故頻繁發(fā)生，不僅給飛行行業(yè)造成了巨大的損失，同時，也給人們的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成了極大的威脅。通過對飛行器轉(zhuǎn)彎飛行導航控制的研究和分析，為了提高飛行控制的有效性，筆者主要以飛行器為主體，重點剖析了其在轉(zhuǎn)彎飛行過程中的導航控制，并結(jié)合多年的工作經(jīng)驗和對飛行導航控制的了解，主要分析了飛行器轉(zhuǎn)彎飛行的受力情況、高度導航控制和平面導航控制等幾個方面的內(nèi)容。希望通過本文的分析，對提高飛行導航控制的效率有一定的幫助。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕