飞机自动着陆：高度稳定与控制系统的原理

"自动着陆飞行控制系统-高度的稳定与控制" 自动着陆飞行控制系统是航空领域中的关键技术，特别是在恶劣天气或无法目视的情况下，确保飞机能够安全准确地降落在跑道上。这一系统的发展使得飞机具备了全天候飞行的能力，极大地提高了飞行的安全性和效率。 飞行控制系统的主要目标是使飞机保持或跟踪预定的飞行轨迹，这涉及到高度的稳定和控制。控制飞行器运动轨迹的系统称为制导系统，它基于角运动控制系统构建。制导系统通过比较预定飞行轨迹和飞机实际飞行轨迹的偏差，然后通过一定的控制规律调整角运动，使飞机重新回到预定轨迹上。在这个系统中，角运动控制作为内回路起作用。 飞行高度的稳定与控制是飞行安全的关键因素。例如，在飞机编队飞行、执行轰炸任务、远距离巡航以及自动进场着陆的初期阶段，都需要保持高度稳定。此外，舰载飞机的雷达导航自动着舰和地形跟随任务也依赖于高度控制。单纯依靠俯仰角的稳定并不能有效解决飞行高度的控制问题，因为飞机在受到纵向常值干扰力矩时，简单的俯仰角稳定系统会有静差，导致高度漂移。因此，需要专门的高度稳定与控制系统。 设计高度稳定系统时，通常不会改动已有的角控制系统。高度稳定系统直接根据高度差来调整飞机的飞行姿态，进而改变航迹角，实现对飞行高度的闭环控制。这种系统通常基于俯仰角自动控制系统，并利用短周期运动方程来描述飞机在高度偏差不大时的运动状态。短周期运动方程考虑了飞机在修正高度过程中的俯仰运动，假设速度变化不大，这样可以简化分析。 在建立高度稳定系统结构图时，会从纵向运动方程出发，考虑高度偏差对飞机姿态的影响。通过推导运动学关系的几何图，可以得出飞机的俯仰角、速度以及高度之间的关系。例如，飞机的升力（L）与速度（V）、飞机迎角（α）和机翼面积（S）有关，而高度变化则与飞机的水平速度（U）和重力加速度（g）的乘积以及俯仰角（θ）的正弦函数相关。 自动着陆飞行控制系统的高度稳定与控制是通过复杂的数学模型和控制策略来实现的，它不仅需要精确地追踪飞行轨迹，还要能够有效地抵消各种干扰，确保飞机在各种环境下的安全飞行。这一技术对于现代航空工业的发展具有重要意义，特别是在提升飞行安全性和自动化程度方面。