● 摘要
大型民机产业不仅在整个航空工业中的比重越来越大，而且日益成为衡量一个国家科技水平、工业水平和综合国力的重要标志之一。同时，大飞机项目被列为我国中长期科技发展规划纲要的十六个重大专项之一。因此，对于大型民机飞行控制相关领域的一些关键问题的研究显得至关重要。 针对大型民机研制中，不同领域的多种研究和需求，为了避免在研究环节中若干关键问题彼此脱节的情况，本文提出建模、故障诊断及可靠性一体化研究的研究思路。主要得到如下研究结果：1.研究并给出大型民机建模、配平、线性化、飞控系统故障检测和可靠性分析等若干关键技术间的相互联系，提出一体化研究的概念与方法。2.讨论了英美坐标系下的常用坐标系及转换关系，建立了大型民机六自由度非线性数学模型，并在Matlab/Simulink环境中建立其仿真模型，通过模块化的方法确保模型的逼真度。该仿真系统为后续的配平、线性化和故障检测等研究提供平台。3.大型飞机翼身组合体的气动弹性影响不容忽视，这是与小型飞机的显著不同点。故重点分析全机建模法和分部件组合建模法两种方法对大型民机气动建模的影响，分析了气动弹性作用下弹性模型的气动系数与刚性模型的气动系数的差别。4.给出了面向非线性模型并基于混合遗传算法的平衡点求取方法；提出一种面向试飞数据且基于飞机参数的辨识方法（最小二乘辨识与分步线性搜索相结合）进行快速线性化和配平方法，并对二者进行仿真对比与分析。同时，给出经典的基于小扰动原理和基于偏导差商的数值迭代线性化分析方法。5.给出了容错飞控系统的操纵面损伤和松浮故障的描述及相应的检测要求。突破了传统故障检测方法依赖于飞机响应的局限，提出一种基于舵机（电舵机和电液舵机）信息的操纵面故障检测方法，给出其检测原理、仿真，并以经典的滤波器FDI法为参照环境，验证本文提出方法的有效性、实用性及工程可实现性。最后，对算法进行优化设计，提高检测结果的平滑度。6.以正常飞行模式下的B777电传操纵系统为例，给出了大型民机可靠性建模及分析的方法；以B777纵向电传系统为例，分析了其直接模式与正常模式下的可靠度差异；建立B777电传操纵系统的不完全故障覆盖模型，与完全故障覆盖模型下计算的可靠度对比，验证故障检测方法对提高飞机可靠性的影响，因为考虑了更多因素，该方法更适用于工程应用与分析。 基于本文提出的大型民机研究一体化的理念，对大型民机飞控系统相关的若干关键问题进行了研究。提出了新的配平、故障检测方法，重点研究了大型民机特有的气动弹性影响，系统地给出了大型民机的非线性建模、配平、线性化和可靠性分析方法及实例。从而为我国大型民机的研制提供具有一定工程可用性的方法和思路。