● 摘要
飞机阵风载荷的计算是结构设计和强度计算的重要依据，对飞机的飞行安全和飞行品质也有非常重要的影响。飞机在飞行过程遭遇的紊流颠簸会增加机翼各个剖面的弯矩载荷水平，影响飞机的操纵品质、乘坐品质，加剧飞行器的过载情况并大大缩短飞机的疲劳寿命。随着科技的发展，越来越多的新技术、新材料在航空领域得到了有效的应用，使得飞行器具有更优的飞行性能的同时，结构的柔性不断也增大，导致结构和气动之间的耦合作用不断加剧，气动弹性现象日益突出。因此，正确合理地确定阵风载荷，并对严重载荷水平进行有效的控制是非常必要的。
本文结合国内外研究现状和具体工程实际需求，对阵风载荷分析方法以及主动减缓控制进行了讨论和研究，本文的工作主要包括以下三个部分：
1.阵风载荷分析方法研究
本文首先对规范中的各项要求进行推导、分析和解释；FAR阵风载荷公式是考虑刚性飞机沉浮模态在非定常气动力作用下的阵风载荷计算，通过引入俯仰模态的影响，发现俯仰模态对刚性飞机的作用主要取决于俯仰惯量，俯仰越大，俯仰模态的影响作用越小；阵风尺度对阵风载荷计算有较大影响，分析表明，对不同阵风尺度进行调谐计算是十分必要的。
2.二维阵风载荷的分析计算
本文建立了二维离散阵风的阵风模型，并提出二维离散阵风载荷的计算方法。将该方法应用于大展弦比飞行器中，研究表明，二维离散阵风作用下的加速度响应小于一维情况，但翼根弯矩远远大于一维阵风情况，约是一维情况下的2倍；对于大展弦比飞行器，该情况下的载荷分析是必要的。另外，二维连续阵风不会产生额外的载荷水平。
3.阵风减缓的前馈控制
本文通过对阵风探测方式的调研，证明了前馈控制方法在阵风减缓领域中应用的可行性；将前馈控制方案应用于具体飞机模型，通过与反馈PID控制方法的对比，发现前馈控制方案可以大大提高减缓效果，减缓效率提高约30%~50%。基于遗传算法的参数自适应寻优方法也得到了较好的应用效果。