题目：PIO适航验证试飞原理研究

驾驶员诱发振荡（PIO，又称为飞机驾驶员耦合，APC），是人机闭环系统中驾驶员与飞机两个环节的某种不良耦合所引起的非预期不利飞行振荡运动，广泛存在于各类飞机，严重影响飞行安全。评估飞机的PIO倾向与潜在的可能性，一直是飞机设计与适航验证中的重要环节和难点。本文从适航规章要求出发，针对纵向PIO敏感性与关键飞行特性参数关系以及试飞验证飞行任务选择与评定展开理论计算分析与飞行模拟试验研究，具体内容包括：（1）提出了飞机适航验证中，避免飞机PIO倾向的关键飞行品质参数设计依据。选择描述飞机纵向俯仰姿态控制人机闭环特性的Neal-Smith准则和关注驾驶员座位处法向过载的1797A准则作为评定飞机PIO趋势的依据。为了深入研究PIO触发的复杂机制，本文还同时选择了评价飞机飞行品质的低阶等效参数准则与以上两准则进行比照，以便寻找具备良好飞行品质却有高PIO敏感度的特殊飞机构型。结合上述PIO评定准则，选取综合反应操纵输入后驾驶员对飞机初始响应的感受以及飞机响应的稳态效果关系的CAP参数、影响飞机响应谐振峰值的短周期阻尼比 以及表征飞机轨迹响应滞后姿态响应程度的 ，作为此次研究的关键飞行品质参数。通过调整以上参数对应的气动参数，得到不同的飞机构型，对不同构型下PIO的评价结果进行对比分析，得到相应飞行品质参数的设计依据。（2）基于前期的理论计算，通过飞行模拟试验，进一步验证了关键飞行品质参数和PIO敏感度的关系。首先，利用实验室现有的设备，构建基于STA3X飞控平台和Flightgear可视化软件的飞行模拟试验平台，并验证了其有效性。然后选取有效的辨识输入激励信号，对模拟试验飞行数据进行飞机模型的辨识，得到不同飞行品质参数下的飞机特性。最后，通过Neal-Smith准则的评价，研究关键飞行品质参数与PIO趋势的关系。（3）提出了飞机适航验证中，PIO敏感试飞动作的设计要点。对比分析了PIO适航验证中的驾驶员评价方法。由于PIO事故总是发生在特定场景、特定驾驶员操纵下，即使是具有PIO倾向的飞机，PIO事件的触发也需要特定的触发条件和试飞任务。本文首先在研究各类与PIO试飞相关的适航标准的基础上，结合前文的分析验证的结论，总结和列举了一系列具有PIO敏感度的试飞任务，然后在前期搭建的飞行模拟试验平台上展开纵向人机闭环PIO敏感性试飞的模拟试验并解释试验的定性特征及其原因。最后给出了设计PIO敏感试飞任务的关键点。在飞机试飞试验中，驾驶员的评价对飞机飞行品质的评定具有很大的参考价值。本文同时给出了FAA和美国军用标准MIL-STD-1797A中的驾驶员评价方法，并对两种标准进行了分析比较。