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1、第47卷第2期2015年4月南京航空航天大學學報JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆AstronauticsV01．47No．2Apr．2015運輸類飛機陣風載荷與機動載荷識別算法閆楚良杜曉坤李五一劉力宏(北京飛機強度研究所，北京，100083)摘要：針對運輸類飛機的飛行特點，基于姿態(tài)角爭相關重心過載參數(shù)變化，提出了運輸類飛機的陣風與執(zhí)動裁荷識別算法。利用Matlab進行算法鳊程，通過實測栽荷數(shù)據(jù)實例，驗證了該算法的有效性，為新機結構可靠性設計和全尺寸疲勞試驗
2、提供了參考數(shù)據(jù)。關鍵詞：運輸類飛機；陣風栽荷；機動載荷；識別；疲勞可靠性中圖分類號：V215．5；THll4文獻標志碼：A文章編號：1005—2615(2015)02—0308—06DistinctionAlgorithmBetweenGustLoadandManeuverLoadofTransportAircraftYanChuliang，DuXiaokun，LiWuyi，LiuLihong(BeijingAircraftStrengthInstitute，Beijing，100083，China)A
3、bstract：Accordingtotheflightcharacteristicsofthetransportaircraft，analgorithmfordistinctionbe—tweengustloadandmaneuverloadisproposedbasedonthechangesofattitudeangleandloadfactor．TheresultsofrunningthealgorithminMatlabshowtheeffectivenessofthealgorithm，wh
4、ichprovidesareferencebasisfortransportaircraftreliabilitydesignandfullscalefatiguetest．Keywords：transportaircraft；gustload；maneuverload；distinction；fatiguereliability飛機飛行時所承受的載荷一般分為兩類：機動載荷和陣風載荷。機動載荷是駕駛人員操作引起的載荷，它與飛行科目、飛行機動性能、飛機使用情況、飛行訓練大綱以及駕駛人員的經(jīng)驗有很大關系[1
5、]。陣風載荷是飛機在不平穩(wěn)大氣中飛行，由擾動氣流而引起的載荷，這種載荷環(huán)境與飛機本身無關。對強擊型、殲擊型和教練類飛機而言，由于此類飛機在飛行中機動動作多，動作量大，動作頻繁，動作幅度變化大且變化劇烈，因此機動載荷是造成其疲勞損傷的主要原因，相對而言對陣風載荷不夠敏感。而運輸類飛機在飛行過程中主要承受著地一空一地載荷，因此，對陣風載荷造成的疲勞損傷極為敏感[2．6
6、。對運輸類飛機而言，機動載荷譜和陣風載荷譜是飛機結構壽命可靠性設計的重要科學依據(jù)。而在飛機實際飛行過程中，陣風載荷和機動載荷往往是疊合在一起
7、的，不容易進行區(qū)分識別。賴特空氣開發(fā)部提出“兩秒準則”，即認為持續(xù)時間大于兩秒的過載是由操縱系統(tǒng)引起的，持續(xù)時間小于兩秒的過載是由陣風產生的；美國聯(lián)邦航空管理局和NASA提出了用傾斜角區(qū)分陣風載荷與機動載荷的方法；荷蘭國家航空航天實驗室提出用傾斜角以及俯仰角區(qū)分陣風載荷和機動載荷，但是并沒有給出具體的方法[7_8]。本文提出了一種陣風與機動時段識別方法，在陣風與機動時段內對機動載荷與陣風載荷分別進行雨流法統(tǒng)計計數(shù)[。]，并通過Matlab進行算法編程，利用某型飛機的實測載荷數(shù)據(jù)進行算法的優(yōu)化和檢驗，驗證
8、了該算法的實用性，對飛機結構可靠性設計和全尺寸疲勞試驗的陣風載荷譜與機動載荷譜基金項目：國家自然科學基金(50135010)資助項目。收稿日期：2014—11-24；修訂日期：2014—12—29通信作者：閆楚良，研究員，博士生導師，E-mail：yancl@sina．COl。第2期曰楚良，等：運輸類飛機陣風載荷與機動載荷識別算法309的確定具有參考意義[1¨¨。1陣風載荷與機動載荷識別算法1．1陣風載荷與機動載荷識別準則飛機的任何動作可以分為3個基本動作：滾轉、偏轉和俯仰。因此可通過滾轉角、偏航角和俯
9、仰角3個姿態(tài)角來判斷是否有機動動作產生。而3個基本動作依次由飛行員通過操縱副翼、方向舵和升降舵3個主操縱面來產生。故此，機動載荷變化一般比較緩慢，并會持續(xù)一段時間。相反，陣風載荷變化較為劇烈，時間相對短促[1}14]。根據(jù)陣風載荷與機動載荷變化特點，在實測數(shù)據(jù)處理時，陣風載荷與機動載荷判斷條件為：(1)以3個姿態(tài)角為主要判斷依據(jù)，對于飛機不同飛行載荷參數(shù)，陣風與機動載荷識別時所采用的姿態(tài)角不同。如偏航角的變化主要引起飛機水平方向載荷變化，飛
