通用航空論文范文

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第1篇

通用航空是指除從事公共航空運輸（客運或貨運）以外的民用航空。通用航空具有機動靈活、快速高效等特點，作業項目覆蓋了農、林、牧、漁、工業、建筑、科研、交通、娛樂等多個行業，主要是在3000m以下空域飛行。通用航空的具體內容包羅萬象，我們熟知的通用航空有以下幾種：航空攝影、醫療救護、氣象探測、空中巡查、人工降水等。其他類型包括海洋監測，陸地及海上石油服務，飛機播種，空中施肥等。另外公務機飛機和私人飛機都屬于通用航空范疇之內。與地面交通類比，通用航空客比作出租車運營；民航公司可比作公交運輸。我國是農業大國，通用飛機的廣泛應用是發達國家農業現代化的一個重要方面。西部地區與資源優勢由于交通不便而長期得不到發揮，交通已成為制約西部地區經濟發展的瓶頸，西部大開發需要通用航空。據民航局預測顯示，預計未來5～10年，我國需要各類通用航空飛機10000到12000架，通用航空飛機數量的年均增長率將達到30%，通用航空及其帶動的產業將形成一萬億元人民幣以上的市場容量。隨著中國經濟的發展，公務飛行、商用飛行、空中游覽、私人駕照培訓，正受到越來越多人的青睞，在市場需求的推動下，通用航空服務的領域將出現快速的發展。在有這樣巨大發展前景的市場中，衛星通信的應用將是不可或缺的解決通信需求的方案之一，在面對挑戰同時，衛星通信只有抓住機遇努力滿足市場需求，創新開拓應用服務于這一領域。

二、民用航空使用頻率規劃

（Ku/Ka/L頻段可應用范圍）依據《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》，民用航空無線電頻率使用和業務主要分為：1）制式無線電臺是指為確保航空器的安全，在制造完成時必須安裝在其上的無線電設備。2）非制式無線電臺是指制式無線電臺以外的無線電臺。如:機載客艙衛星通信電臺。3）航空移動業務是指在航空電臺和航空器電臺之間,或航空器電臺之間的一種移動業務。營救器電臺可參與此種業務；應急示位無線電信標電臺使用指定的遇險與應急也可參與此種業務。4）航空電臺是指用于航空移動業務的陸地電臺。在某些情況下，航空電臺也設在船舶或海面工作平臺上。衛星通信在民用航空應用中又主要劃分為駕駛艙（前艙）和客艙（后艙）。駕駛艙（前艙）通信需要高度完整性和快速響應的安全和正常通信，屬于衛星航空移動（R）業務，主要分為空中交通服務部門用于空中交通管制、飛行情報與報警的安全相關通信，以及航空器承運人進行的、會影響到空中運輸的安全、正常和效率的通信[航空運行管理控制通信（AOC）]。民航局《航空公司運行控制衛星通信實施方案》中推薦使用的衛星通信系統有海事衛星通信系統、銥星系統和Ku衛星系統。客艙(后艙)通信是為航空承運人的私人通信[航空行政通信（ACC）]服務，以及公眾通信[航空旅客通信（APC）]。目前在國際上使用的客艙（后艙）通信系統主要有海事衛星通信系統、Ku衛星系統及Ka衛星系統。具體使用頻率規劃如表1所示。

三、民用航空的衛星通信網絡運營系統現狀

1.衛星網絡與資源目前國際民航駕駛艙（前艙）衛星通信多使用的是L和S頻段衛星通信系統，采用衛星移動通信使用的L、S頻段。而衛星移動通信系統的建設是一項復雜的系統工程，國內尚無自建的商用衛星移動通信系統投入運行。國內正在使用或準備使用的商用衛星移動通信系統都是由國外運營商提供的服務。國外商用衛星移動通信系統主要包括：海事衛星系統（Inmarsat）、銥星系統（Iridium）、全球星ICO系統（Globalstar）、亞洲蜂窩衛星系統（ACes）和Thuraya等。具體所用衛星移動通信系統具體所用頻率范圍如表2所示。在客艙（后艙）衛星通信應用方面，中國衛通集團公司目前擁有12顆在軌衛星，可以提供以覆蓋中國及周邊地區的Ku頻段衛星通信服務資源，并計劃在2015年，達到擁有15顆以上在軌衛星。在衛星頻率資源使用上將形成C、Ku與S、L、Ka頻段相結合，固定廣播通信衛星與移動廣播通信衛星結合，覆蓋范圍廣、用途多樣的衛星空間段資源體系。中國衛通現有運營在軌衛星情況如表3所示。考慮到航空運輸飛行國際、國內航線的特點，從衛星資源的服務能力來看，尤其是至今我國沒有自主可管可控，用機駕駛艙（前艙）衛星通信的L和Ka頻段衛星網絡系統；即使是Ku頻段衛星，目前我國自主運營的衛星服務能力，不論是覆蓋范圍，還是軌道頻率資源，也遠遠不能適應滿足我國航空市場發展衛星通信需求。這既是對我國衛星通信運營服務提出的挑戰，更是開拓衛星通信服務業務的機遇和發展應用潛力。

2.用戶終端設備由于我國在這方面應用起步晚，再加上用于航空領域的準入門檻制約，目前用于駕駛艙（前艙）衛星通信的L頻段終端系統設備，以及用于后艙（客艙）衛星通信的Ku和Ka頻段終端系統設備，全部是由國外廠商提供，幾乎全面占領我國終端系統設備市場。民航飛機上衛星通信設備的制造門檻很高，除了要遵循現行技術標準，還要得到國際有關機構認可，為了國家信息安全的需要，國內廠商在這一領域還需要努力追趕，有所作為。駕駛艙（前艙）衛星通信的L頻段終端系統設備主要有：霍尼韋爾,柯林斯，泰雷斯公司等。后艙（客艙）衛星通信的Ku和Ka頻段終端系統設備主要有：Row44，Panasonic，GoGo，Aerosat等。后艙（客艙）衛星通信終端天線系統如圖4所示。的通信系統多數是高頻和甚高頻通信系統，衛星通信的應用多是使用銥星系統，海事衛星，Globalstar,Thuraya,ACeS等衛星系統，以及與這些衛星系統相配的L頻段在軌衛星系統的終端設備。駕駛艙（前艙）衛星通信終端設備如圖5所示。

3.網絡運營和用戶業務管控從國家戰略安全考慮，在航空運輸飛行網絡運營和用戶業務管控方面，更需要建立可管可控的航空衛星通信網絡運營和用戶業務管控系統。系統網絡運行管理主要是負責管理、監控和維護機載通信全系統，實時對全網系統涉及衛星、地面網絡和終端設備等工作狀態進行管理、監控，實時對運營網絡中業務用戶使用情況，進行本地或者遠程、監控、維護和計費結算等管理，對網絡運營和業務運營數據進行存儲、備份管理，對網絡運營中出現的包括衛星系統、終端設備和用戶使用等問題，進行實時分析排查，及時警示和問題預先發現等必要的日常維護，保障全網絡系統運行安全正常。民航衛星通信業務橫跨通信信息傳輸服務和民用航空飛行運輸服務，在相關系統設計規范、業務運營管理、設備準入等方面，必須同時滿足國家對民航飛行安全，信息通信網絡傳輸安全，信息內容安全和數據存儲安全規定要求。民航衛星通信涉及國家信息安全，有必要在網絡運營和用戶業務管控方面在滿足國家相關法規要求前提下，做到完全自主，實現業務運營可管可控。

四、結論

第2篇

控制增穩的控制律設計,首先要滿足穩定性要求。設計實踐經驗表明,在線性設計階段,應力求留出足夠的幅值穩定裕量和相位裕量;從而使非線性設計和實際系統交付時,得以滿足6分貝幅值裕量和45°相位裕量的指標要求。具體設計指標如下。滾轉軸操縱具備滾轉角速度控制/傾斜角姿態保持響應類型,并具有自動轉彎協調能力。偏航角操縱具備常規的側滑角控制響應類型,而由側滑引起的滾轉趨勢可以通過副翼調節自動防御。荷蘭滾阻尼比大于0.5,滾轉角速度響應零點和荷蘭滾極點盡量對消,以提高乘坐品質。滾轉模態半衰期足夠小。

1.1基于滾轉角速率反饋副翼的控制方案

滾轉角速率反饋的主要目的是減少飛機滾轉性能隨飛行條件的變化。可以在提高動穩定性的同時,改善以致消除滾轉角速率振蕩引起的傾斜角振蕩,并在全包線內獲得良好的橫航向控制增穩能。

1.2基于側向過載或側滑角反饋控制方案

引入側向過載或側滑角反饋有利于提高荷蘭滾模態頻率。同時引入偏航角速率和側向過載反饋不僅可以補償航向靜安定度,而且有助于減小滾轉機動和側向擾動時的側向過載和側滑角。因此,在偏航通道和滾轉通道中分別引入滾轉角速率反饋和偏航角速率反饋可以增加相應通道的阻尼比,引入側滑角或側向過載反饋則可以增加系統靜穩定性,但同樣會減小系統阻尼。以上三種反饋控制方案的優、缺點總結于表1中。對于橫側向增穩來說,單獨引入角速率反饋、側向過載或側滑角反饋不會使系統有較理想的特性。由于滾轉和偏航運動的耦合關系,通常采用在副翼通道中引入滾轉角速率、側滑角、側向過載反饋、在方向舵通道中引入偏航角速率、側向過載、側滑角反饋的綜合增穩控制方案,如圖1所示。

(1)在滾轉通道中引入滾轉角速率反饋可以提高飛機的滾轉阻尼;在偏航通道中引入偏航角速率的負反饋,增大了荷蘭滾的阻尼比,實現了偏航阻尼的功能,從而改善了高空飛行時的航向阻尼和荷蘭滾阻尼特性。

(2)引入與副翼偏轉同極性的正反饋比例信號,可以減小側滑角,以實現自動協調轉彎。

(3)在偏航通道中引入側滑角的負反饋,可以增大航向運動的固有頻率,起到偏航增穩系統的功能。

(4)在副翼通道引入側滑角或側向過載信號,使副翼產生滾轉力矩以減小飛機過大的橫向靜穩定性導數,來改善飛機的滾擺比。

2民用飛機橫航向增穩系統設計與分析

對自然飛機的穩定性仿真可知,原系統滾轉阻尼、荷蘭滾阻尼、航向靜穩定性都不夠,荷蘭滾模態與滾轉模態之間存在嚴重耦合,造成系統響應振蕩劇烈,因此,為使系統具有較好的動態特性和穩定性,需要進行增穩控制。除了在航向通道中沒有引入與副翼偏轉同極性的正反饋比例信號,本文采用了圖1所示的增穩系統架構來進行控制律設計。常規控制律設計方法主要采用經典單回路頻域或根軌跡方法設計。當隨著民用飛機結構變得更加復雜,各運動模態之間的耦合更加密切,控制系統變得更加復雜,經常為多輸入多輸出系統,這些都使得常規的單回路設計方法難以完成相應的飛行控制設計。因此現代設計方法逐漸被應用到飛行控制系統設計中,如最優二次型設計方法、LQG/LTR方法、特征結構配置方法、非線性系統動態逆設計方法等。本文采用最優二次型設計方法對橫航向增穩控制律進行設計,該方法主要優點在于為了使性能代價函數最小化,所有控制增益能同時獲得。

3結語

第3篇

1遙控多軸航拍系統的優勢

1.1飛行審批手續簡單

目前，我國對民用航空采取的是比較嚴格的管制措施，《中國人民共和國航空法》第七十四條規定：民用航空器在管制空域內進行飛行活動，應當取得空中交通管制單位的許可。這就要求任何單位或個人的飛行都需要向空中交通管制單位申報。不僅報批周期較長，而且對申報主題的資格限制也相當嚴格——一般單位或個人很難得到審批。相對而言，小型無人飛行具備體積小巧、飛行高度低、飛行速度慢等特點，在非特殊區域外飛行時，基本不需要審批。因此，使用小型無人飛行器進行航拍無疑具有得天獨厚的優勢。

1.2設計影視制作成本低廉

遙控多軸航拍系統在本質上屬于航空模型，所需要的設計方案、配件、耗材等在市場上隨處可見，購置便利。尤其是近年來迅速普及的遙控多軸飛行器，與傳統的固定翼飛機、直升機相比，具備整體設計簡單、電氣件一體化、機械結構堅固、影視制作過程簡單等突出特點，對影視制作者動手能力的要求亦較低，只需經過簡單培訓，初學者也能影視制作出簡單的遙控多軸飛行器。

1.3操作簡單不易失控

目前，遙控多軸航拍飛行器必備的飛行控制系統均內置有智能失控保護裝置，通過與GPS和遙控器交聯，能夠實時感知飛行器的飛行姿態，并做出反饋，精確調整各個發動機的功率，實現飛行器的平穩控制。另外，智能失控保護裝置還能確保飛行器在失去遙控信號的極端情況下，也能自動懸停，并在信號消失且無法恢復的情況下，精確找到起飛點，以事先確定的安全路線和高度自動降落，最大程度上避免飛行器的墜毀。

1.4飛行環境要求較低

多軸飛行器的體積優勢令其在起飛與降落環節對場地的要求極低。我單位配備的是國產大疆四軸飛行器，最小攜行狀態直徑約0.6m，工作狀態直徑約0.9m。通過測試，其最小安全起降面積不超過9m2，最低安全起飛高度不超過3米，最近安全遙控距離不超過2米，對航拍環境的要求極低，非常適合在樓宇、景區等人群聚集的地方使用。同時，由于多軸飛行器的姿態控制是通過改變發動機輸出功率來實現，在數字化飛行控制系統的調節下，能夠實現飛行姿態的精確控制，對復雜環境的適應能力更強。無論是在街道、立交橋等復雜開放環境，還是在車庫、展會等密閉環境中，均能實現有效控制，將一旦發生墜機后造成附帶危險的可能性降至最低。

2遙控多軸航拍系統的缺陷

2.1飛行范圍小、續航時間短

就動力源來說，與傳統的油機相比，電機的功率密度較大，達到最大輸出功率的時間較短，且體積和振動均較小，安裝方面，后期維護簡單。因此，絕大多數航空模型選擇使用電機作為動力源，多軸飛行器亦不例外。目前主流的多軸飛行器使用的多為無刷電機。但是，使用電機作為動力源則無法回避電池能量密度低的天生缺陷。與生物燃料相比，電池的能量密度較低，大約僅相當于汽油的1/30，持續輸出最大功率的時間太短。以目前我部使用的四軸飛行器來說，電池型號是雙天的XP50003GT-S，電壓11.1伏，容量5000毫安，最長持續飛行時間僅為8分鐘。出于安全考慮，持續飛行時間通常控制在6分鐘以內。在執行拍攝任務時，如此短的時間僅能滿足一個鏡頭的拍攝需要，如果需要反復拍攝的話，只能通過多次起降來實現，拍攝效率較低。

2.2飛行速度慢、特技動作少

就飛行原理來說，多軸飛行器的行進、平移和轉向所依靠的是不同槳葉之間的轉速差所產生的升力差。由于沒有配備專用的推進發動機，多軸飛行器的飛行速度較慢，在100米以上拍攝移動畫面時會出現速度不足的感覺，畫面出現長時間停滯不動的現象，缺少航拍縱覽全景的流動感，所以在廣袤空曠的地域進行長距離、快速航拍時不宜使用。此外，多軸飛行器的外露連接部件多，亦不適合在林地、灌木間做比較復雜的機動動作。

2.3飛行載荷小、抗風能力弱

多軸航拍系統的動力來自于電動機，雖然自身重量較小、提速較快，但冗余動力小，在提供正常飛行動力外，難以承載多余重量。就我部配備的多軸航拍系統來說，只能掛載重量不超過200克的GOPRO運動攝像機，且只能在4級風的情況下飛行，如果地形復雜，需要機動，則飛行條件還需要降低，一般不能超過2級風。

3如何更好地發揮遙控多軸航拍系統的作用

3.1做好前期籌劃，細節考慮周全

根據腳本制定周密的拍攝計劃方案，做到謀劃在先。在升空拍攝之前，要對拍攝范圍內的景物進行整體觀察和綜合分析，找出最能突出形象、氣質和品格的景物來，并根據影視拍攝連續性的特點，確定航拍線路、方位、高度和頻次等，形成連貫的攝制方案，爭取做到全局在胸，一次成功。

3.2統籌工作全局，突出航拍特點

飛行器在空中拍攝時應選擇大氣透明度高的天氣和時間。除非特殊需要，操作時盡量不要迎著陽光方向拍攝，防止鏡頭進光。飛行時注意事先查看拍攝路線上方的電線、樹枝或其他障礙物。在環拍景物時，注意合理設置遙控地面站，或采用地面車輛伴隨控制的方式，避免失控發生。

3.3靈活把握時機，提升拍攝效率