[发明专利]一种飞机操纵特性曲线生成方法

说明书

技术领域

本发明属于航空工程测试技术领域，具体涉及一种飞机操纵特性曲线生成方法。

背景技术

飞机的设计研制、生产或维修中，常常需要测量飞机的操纵特性并生成图形曲线，如对驾驶杆操纵的歼击机，测量其杆力—杆位移特性，生成杆力—杆位移特性曲线，测量脚蹬力—脚蹬位移特性，生成脚蹬力—脚蹬位移特性曲线；而对驾驶盘(柱)操纵的运输机，测量其盘力—盘位移特性，生成盘力—盘位移特性曲线，或者是测量其柱力—柱位移特性，生成柱力—柱位移特性曲线，同样，测量脚蹬力—脚蹬位移特性，生成脚蹬力—脚蹬位移特性曲线。

上述杆力—杆位移特性曲线、盘力—盘位移特性曲线、柱力—柱位移特性曲线、脚蹬力—脚蹬位移特性曲线通称为操纵特性曲线，描述了操纵力和及其对应操纵位移的相互关系，在理论上使用多段斜率不同的直线段，依次相连而形成的折线进行描述，操纵力—操纵位移特性测量的实质就是要检查操纵力和对应的操纵位移相互关系是否满足要求。

目前，在操纵力—操纵位移特性测量中，由采集记录的杆力、杆位移信号数据直接生成操纵力—操纵位移特性曲线，并与理论曲线进行对比，以评估操纵特性是否满足要求。上述评估受试验人员工程经验、理论水平等主观意志的影响，造成评估随机差别大，不同的试验人员往往会得出不同的结论。

发明内容

本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种飞机操纵特性曲线生成方法，采用对原始记录的操纵力、操纵位移进行数值运算的基础上，进行数据的分类和分段拟合，自动生成操纵特性曲线，本方法具有数据特征点准确、客观，不受试验人员主观意志影响。

本发明的技术方案：一种飞机操纵特性曲线生成方法，包括以下步骤：

步骤一、对原始记录的时间序列操纵力数据集及其对应的操纵位移测量数据集分别进行数据平滑或数字滤波处理；

步骤二、提取测量数据序列中斜率变化的数据分段点；

步骤三、根据步骤二提取的数据分段点对测量数据进行分段，并对每段测量数据使用最小二乘法进行拟合，得到该段直线的斜率k_j和截距b_j，并以L_j(k_j,b_j)表示第j条直线；

步骤四、计算相邻两条直线L_j(k_j,b_j)和L_j-1(k_j-1,b_j-1)的交点R_j(x_j，f_j)，直到完成所有直线交点的计算，得到全部直线交点，并依次相连各直线交点得到由多段直线组成的操纵特性曲线。

优选地，所述步骤一中，对需进行平滑处理的测量数据点和它的前2个数据点以及它的后2个数据点共5个点的数据值使用二次三项式进行拟合，然后取拟合曲线上的拟合值来表示原数据点。

优选地，所述步骤二中，计算数据点P_i(x_i，f_i)与其相邻的前一个数据点P_i-1(x_i-1，f_i-1)所组成直线的斜率tan_i以及计算数据点P_i(x_i，f_i)与其相邻的下一个数据点P_i+1(f_i+1，x_i+1)所组成直线的斜率tan_i+1；

若|tan_i+1-tan_i|≤ε，则判定上述两点属于同一线段，继续下一点的计算；

若|tan_i+1-tan_i|>ε，则判定上述两点属于不同线段，并以数据点P_i(x_i，f_i)为当前数据分段的测量数据分段点Q_i(x_i，f_i)。

优选地，所述步骤三中，使用最小二乘法进行直线拟合并求解直线斜率k_j和截距b_j时，要求所拟合直线与待拟合数据点集误差的平方和为最小，即：