结冰条件下飞机稳定性控制方法及应用李颖晖屈亮武朋玮徐浩军著结冰条件下飞机稳定性控制方法及应用李颖晖屈亮武朋玮徐浩军著北京内容简介本书针对结冰条件下飞机飞行动力学系统稳定性及非线性稳定域(稳定平衡点的稳定安全边界)变化规律相关问题，以结冰影响的飞机动力学模型和气动参数模型为基础，应用相平面法、Lyapunov函数法、流形法、正规形法等不同稳定域求解方法对飞机在结冰后的强非线性高维动力学系统稳定域进行系统深入的求解分析，并研究影响稳定域的相关因素。本书可为结冰条件下飞机的稳定域求解提供重要理论和方法支撑，提出的稳定域边界可为判断飞机结冰后的安全风险判定提供新的思路，在实践上可为结冰条件下的飞行事故预防和飞行安全保障提供科学具体的分析依据，推动飞机结冰安全保护设计理念的更新和发展。本书可供控制科学与工程、航空宇航科学与工程等专业相关研究方向的科研人员及研究生、高年级本科生阅读参考。图书在版编目（CIP）数据结冰条件下飞机稳定性控制方法及应用／李颖晖等著．—北京：科学出版社，2020.6ISBN978-7-03-065222-5Ⅰ.①结…Ⅱ.①李…Ⅲ.①结冰-影响-飞机-飞行稳定性-飞行控制-研究Ⅳ.①V212.12中国版本图书馆CIP数据核字（2020）第088860号责任编辑：张海娜李娜/责任校对：王萌萌责任印制：吴兆东/封面设计：蓝正设计出版北京东黄城根北街16号邮政编码：100717http://www.sciencep.com中石油彩色印刷有限责任公司印刷科学出版社发行各地新华书店经销*2020年6月第一版开本：720×1000B52020年6月第一次印刷印张：113/4字数：231000定价：98.00元（如有印装质量问题，我社负责调换）前言航空器飞行范围在大气层内，其飞行始终受到各种天气因素的影响。目前，航空装备已经成为运输工具的主要选择之一，因天气因素而中断或推迟飞行计划的情况仍然频繁出现。由天气因素导致的航空器飞行异常，不仅给驾驶员的操纵带来阻碍，也给乘客带来非常不好的搭乘体验，严重影响航空运输任务的完成。结冰是广泛存在于飞行实践中的一种自然现象，一直都是飞行安全面临的重大问题。为了防止飞机结冰后发生危险，一般会采用两种方法进行结冰后的飞机安全保护：第一，避免结冰条件的形成；第二，结冰后使飞机在允许的状态范围内飞行。第一种方法主要是采用融冰、除冰等手段使飞机结冰条件弱化甚至是避免结冰，这样飞机还会处于原来设计的动力学状态。现代飞机都为节省每克重量而努力，对于机动性要求不是太高的大飞机，这种方法不仅会增加飞机重量，还存在除冰不彻底的情况，而且除冰过程中会消耗飞机部分能量，对飞机性能发挥会有一定影响。第二种方法采用容冰飞行的方式，避免了增加防除冰设备，从而增加体积，使飞机重量增大的缺点。当结冰程度较为严重时，在除冰装置不能完全清理飞机表面积冰的条件下，控制飞机的姿态使其在结冰条件下仍然能够稳定飞行。其原理为：在计算和分析了受环境或者驾驶员因素影响的稳定性之后，计算出受影响条件下飞行关键参数的安全范围，并且通过计算机或者驾驶员操纵使飞行参数始终处于安全包线内。因此，最根本的方法还在于通过不同结冰条件下航空器与飞行安全边界的“距离”做出安全预警，以确保航空器的飞行安全。目前，国内外仍然缺少解决结冰飞行问题的系统方案，解决结冰影响问题的措施主要集中在防除冰方面，但是防除冰设备存在体积大、重量大等弊端。因此，从飞行控制方面加以研究成为解决结冰影响问题的重要选择。ATR-72等飞机设计了飞机结冰飞行时的边界保护系统，该结冰边界保护系统的工作原理为：当飞机发生结冰时，就认为飞机发生了结冰程度最严重的结冰情形，立即开启边界保护系统，即减小飞机的安全包线范围，使飞机飞行受到限制，从而保护飞机结冰条件下的安全飞行。但是这种边界保护系统存在较大的劣势，当结冰程度大于设定的结冰程度标准时，实际的安全包线收缩更加剧烈，若仍然按照较小的结冰程度安全包线进行操纵，一旦偏离较重程度的结冰安全包线，飞机将发生失控；另外，当结冰程度小于设定的结冰程度标准时，飞机的操纵受到严重的限制，损失了飞·ii·结冰条件下飞机稳定性控制方法及应用机的飞行...
