荷兰滚

力学专业术语

荷兰滚是指当升力大于重力的时候，有规律的大幅度摇摆机翼，从后面看飞机就像钟摆一样，从上面看就是蛇行路线的现象。

简介

用教科书上的话就是飞机的横滚稳定性强于偏航稳定性时飞机就会做荷兰滚，而当飞机的偏航稳定性强于横滚稳定性时飞机就会飞螺旋线，螺旋线的直径不断减小飞机就会最终进入螺旋。（常有人把这种机动和剪式机动混为一谈，也有人把螺旋和尾旋混为一谈，在此强调更正。）

荷兰滚类似于简谐振动，规律性强，实战意义不大，只是用于测试；而剪式飞行则是左右频繁交替的大攻角盘旋，通常是两架相距很近的飞机同时做的动作，冒着撞机的危险不停的相互交叉，目的在于用机动性争夺对方后面的有利位置，机动性好的最终获胜。

滚动特性

飞机的动态特性(包括纵向和横航向)是飞机操纵品质最重要的方面之一，所有的新型飞机及改型机都会重点检查飞机此方面的特性，CCAR25部把它视为民用飞机具有稳定性的特性之一。试飞中对于动态特性的检查通常是通过倍脉冲或倍阶跃纵向和横航向操纵装置来激起飞机的纵向短周期特性和横航向的荷兰滚特性进行，通过数据处理得到飞机的动态特性的阻尼比ζ、无阻尼自振频率ωn和阻尼ξ等，以检查飞机动态特性是否满足相应标准和规范的要求。

现代的飞机动态特性的飞行试验通常采用最大似然法的参数辨识进行动特性指标的计算，但是由于该方法是以概率最大作为条件进行指标提取，对于具有较小阻尼比(ζ<0．3)的飞机来讲，也许并不是一种较好的方法。在某型机的动特性参数辨识中，飞机荷兰滚运动是明显收敛的，但是辨识出来的阻尼比f甚至变成了负值，与实际结果很不一致。由此，需要一种精确地计算小阻尼比飞机动特性的方法。

由于各型飞机的动特性(包括阻尼比、振幅、周期等)有明显差异，要想使程序适用于不同飞机，就必须设计一种算法，以便提取出该型机动特性所需要的门限值信息。我们可以取一固定时间窗口内的自由振动数据分析，该时间窗口长度设定为不大于幅值最大的波峰和波谷问的时间长度，恰好等于阻尼振动周期T的一半，给定测试数据及动作时间段信息，就可求出幅值最大的波峰和波谷间的时间长度。该时间窗口长度内的振动数据有以下特征，对于包含波峰或波谷的时间长度，且波峰与波谷基本上位于该时间窗口中央时，该时间窗口两端的数据基本相等。由于试飞测试数据是等采样间隔的离散点，故可以从整个动作时间段内选取出所有离散点的最大增量Δx，用Δx作为该时间窗口两端的数据基本相等的依据，那么就可以找出这么一个时间窗口，它的长度已经是求出来了，约等于阻尼振动周期T的一半。用两端值的差小于Δx来判断时间窗口是否成立，一旦找到它，就可以找出其中的波峰或波谷及对应的时间，然后将时间窗口两端向后跳跃约1/4T，继续用上述判据来寻找选取的动作时间段内的剩余波峰及波谷，直至动作时间结束。

对于上面得到的所有波峰及波谷，还要进行一些相关的出错检查机制。比如用每一个波峰及波谷间的时间长度与总的平均波峰与波谷问的长度比值来判断程序自动取点是否正确。另外还要检查相邻的顶点符号是否相反，通过出错检查机制，可以及时发现程序的智能取点是否正确，避免计算错误。

无人机滚动研究

无人机常替代有人机在危险环境中飞行，故障发生概率大，所以研究特定故障下的无人机运动特性，并对其进行有效控制，最终能步出不稳定飞行状态是无人机研究的重要内容之一。

首先，深入分析单副翼卡死故障下无人机的受力情况，将单副翼卡死视为一个常值干扰，建立起故障后无人机的侧向运动方程，并运用小扰动线性化得出无人机侧向的线性化方程；其次，根据两种不同操纵舵面对单副翼卡死所产生的影响给予补偿，通过力矩平衡关系，得出单副翼有限卡死的范围，以保证其余舵面能够给予有效的控制，使无人机能够正常飞行；第三，应用经典PID控制方法对正常情况下无人机横侧向控制律进行设计及仿真验证；最后，在正常控制律的基础上，运用容错控制中的伪逆法设计了步出荷兰滚运动模态的控制律，并且通过仿真验证所设计的控制律基本满足要求。

重构飞行控制系统主要采用了主动容错控制技术，首先对飞行控制系统的故障进行检测和辨识，然后充分利用飞控系统的功能冗余来进行飞控系统的控制律重构，使飞机能够更好的适应更大范围的故障及特殊的任务环境。从而使飞机在出现较严重的故障和战斗损伤的情况下，保持飞机自身的飞行性能，并且保证飞行员能够顺利完成任务或安全返航。

建立单副翼卡死时的故障模型有两种方法：一是把单副翼卡死当作无人机自身的固有结构来处理，这就需要我们重新分析作用在无人机机身上的力及力矩关系，再列写出单副翼卡死时的十二个一阶微分方程，重新建立出力和力矩方程的关系式，从这一点来说，这种方法分析起来十分复杂，但它的优点是能够更好地反映出无人机单副翼卡死时自身的运动特性；二是把卡死舵面当作一个常值干扰，此方法属于静态补偿问题。

正常无人机的模型入手，深入分析了单副翼卡死所产生的力及力矩，然后把单副翼卡死所产生的力及力矩视为常值来列写出两种无人机飞控布局的故障模型，并且应用小扰动线性化原理对其故障模型进行线性化处理。

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