The paper presented here covers the work associated with the flight control law design, ground based and in flight simulation and handling qualities assessment of the Fly-by-Wire type Aircraft (FBWA). The control law was designed for the most unstable aircraft configuration flight regime for the target aircraft (FBWA). The ground based simulation including math-model, real-time pilot-in-the-loop and iron bird simulation were used for validation of the control law before the experimental in-flight simulation on the IFS (In.Flight-Simulator) aircraft. The flight tests results showed that Level 1 handling qualities for the most unstable flight regime were achieved.
In this report, an adaptive flight control law based on a linear-parameter-varying (LPV) model is presented for a flight control system. The control system is designed to track an output of a vehicle to a reference signal from the guidance system, which generates a reference flight path. The proposed adaptive control law adjusts the controller gains continuously on line as flight conditions change. The obtained adaptive controller guarantees global stability over a wide flight envelope. Computer simulation involving six-degree-of-freedom nonlinear flight dynamics is applied to Japan´s automatic landing flight experimental vehicle (ALFLEX) to examine the effectiveness of the proposed adaptive flight control law.
Relaxed Static Stability(RSS) concept has been applied to improve aerodynamic performance of modern version supersonic jet fighter aircraft. Therefore, the flight control systems are necessary to stabilizes the unstable aircraft and provides adequate handling qualities. The initial production flight control system are verified by flight test and it's always an elements of danger because of flight-critical nature of control law function and design error due to model base design method. These critical issues impact to flight safety, and it could be lead to a loss of aircraft and pilot's life. Therefore, development of an easily modifiable RFCS(Research Flight Control System) capable of reverting to a PFCS(Primary Flight Control System) of reliable control law must be developed to guarantee the flight safety. This paper addresses the concept of SSWM(Software Switching Mechanism) using the fader logic such as TFS(Transient Free Switch) based on T-50 flight control law. The result of the analysis based on non-real time simulation in-house software using SSWM reveals that the flight control system are switching between two computers without any problem.
개발된 비행제어컴퓨터(DFLCC: Developed Flight Control Computer)의 비행제어법칙은 고등훈련기급 항공기의 시제 최종 형상의 비행제어소프트웨어(OFP: Operation Flight Program)를 기반으로 개발되었다. 비행제어법칙은 상용 개발 툴을 이용하여 GUI(Graphic User Interface) 환경에서 설계되며, C 코드로 변환되어 OFP 에 반영된다. 그리고 OFP는 정형화된 검증절차를 통하여 검증되는데, 검증과정을 거치기 전에 비실시간 환경에서 C코드로 변환된 비행제어법칙과 기반이 되는 비행제어법칙의 상사성(similarity)을 검증하고, 구성된 HILS(Hardware In-the-Loop Simulator) 환경의 신뢰성(reliability)을 사전에 검증하는 절차가 필요하다. 비행제어법칙의 상사성은 비실시간 환경에서 고등훈련기급 항공기의 시제 최종 버전의 비행제어법칙과 개발된 비행제어법칙의 응답특성을 상호 비교하여 검증된다. 또한, 구성된 HILS 환경의 신뢰성은 비실시간 시뮬레이션 툴을 기반으로 HILS 결과와 항공기 응답특성을 비교하여 검증된다. 본 논문에서는 항공기 응답을 직접 비교함으로써 개발된 비행제어법칙의 상사성과 HILS 환경의 신뢰성을 검증하였다.
An advanced method of Relaxed Static Stability (RSS) is utilized for improving the aerodynamic performance of modem version supersonic jet fighter aircraft. The flight control system utilizes RSS criteria in both longitudinal and lateral-directional axes to achieve performance enhancements and improve stability. Standard CLDA (Control Law Design and Analysis) process is provided that reduce the development period of the flight control system. In addition, if this process is employed in developing flight control laws, it reduces the trial and error development and verification of control laws. This paper details the design process of developing a flight control law for the RSS aircraft, utilizing military specifications, linear and nonlinea, analysis using XMATH and ATLAS(Aircraft, Tim Linear and Simulation), handling quality tests using the HQS (Handling Quality Simulator), and real flight test results to verify aircraft dynamic flight responses.
In this paper we design and evaluate the longitudinal nonlinear N(aub)z-CSAS(Command and Stability Augmentation System) flight control law in \"DMI(Dynamic Model Inversion)-method\" and classical \"Gain Scheduling-method\", respectively, to meet the handling quality requirements associated with push-over pull-up maneuver. It is told that the flight control law designed in \"DM-method\" is adequate to the full flight regime without gain scheduling and is efficient to produce the time response shape desired to the handling quality requirements. On the contrary, the flight control law designed in \"Gain Scheduling-method\" is easy to be implemented in flight control computer and insensitive to variation of the actuator model characteristics.n of the actuator model characteristics.
The modern version of aircrafts is allowed to guarantee the superior handing qualities within the entire flight envelope by imposing the adequate stability and flying qualities on a target aircraft through the various techniques of flight control law design. Generally, the flight control law of the aircraft in service applies the various techniques of the verified control algorithm, such as dynamic inversion and eigenstructure assignment. The supersonic trainer employs the RSS(Relaxed Static Stability) concept in order to improve the aerodynamic performance in longitudinal axis and the longitudinal control laws employ the dynamic inversion with proportional-plus-integral control method. And, lateral-directional control laws employ the blended roll system of both beta-betadot feedback and simple roll rate feedback with proportional control method in order to guarantee aircraft stability. In this paper, the lateral-directional flight control law is designed by applying dynamic inversion control technique as a different method from the current supersonic trainer control technique, where the roll rate command system is designed at the lateral axis for the rapid response characteristics, and the sideslip command system is adopted at the directional axis for stability augmentation. The dynamic inversion of a simple 1st order model is applied. And this designed flight control law is confirmed to satisfy the requirement presented from the military specification. This study is expected to contribute to design the flight control law of KF-X(Korean Fighter eXperimental) which will proceed into the full-scale development in the near future.
In this paper, the guidance law applicable to formation flight of UAV in three-dimensional space is proposed. The concept of miss distance, which is commonly used in the missile guidance laws, and Lyapunov stability theorem are effectively combined to obtain the guidance commands of the wingmen. The propose guidance law is easily integrated into the existing flight control system because the guidance commands are given in terms of velocity, flight path angle and heading angle to form the prescribed formation. In this guidance law, communication is required between the leader and the wingmen to achieve autonomous formation. The wingmen are only required the current position and velocity information of the leader vehicle. The performance of the proposed guidance law is evaluated using the complete nonlinear 6-DOF aircraft system. This system is integrated with nonlinear aerodynamic and engine characteristics, actuator servo limitations for control surfaces, various stability and control augmentation system, and autopilots. From the nonlinear simulation results, the new guidance law for formation flight shows that the vehicles involved in formation flight are perfectly formed the prescribed formation satisfying the several constraints such as final velocity, flight path angle, and heading angle.
The flight control law designed for prototype aircraft often leads to degraded stability and performance, although developed control law verify by non-real time simulation and pilot based evaluations. Therefore, the proper evaluation methods should be applied such that flight control law designed can be verified in real flight environment. The one proposed in this paper is IFS (In-Flight Simulator). Currently, this system has been implemented into the F-18 HARV (High Angle of Attack Research Vehicle), SU-27 and F-16 VISTA (Variable stability In flight Simulation Test Aircraft) programs. The IFS necessary switching control law such as fader logic and integrator stand-by mode to reduce abrupt transient and minimize the integrator effect for each flight control laws switching. This paper addresses the concept of switching mechanism with fader logic of "TFS (Transient Free Switch)" and stand-by mode of "feedback type" based on SSWM (Software Switching Mechanism). And the result of real-time pilot evaluation reveals that the aircraft is stable for inter-conversion of flight control laws and transient response is minimized.
In this report, a longitudinal adaptive flight control law is presented for the automatic landing system of a Japanese automatic landing flight experiment vehicle (ALFLEX). The longitudinal adaptive flight control law is designed to track an output of the vehicle to a guidance signal from the guidance portion of the automatic landing system. The proposed adaptive control law in the attitude control portion adjusts the controller gains continuously online as flight conditions change, in spite of the existence of unmodeled dynamics. The number of the controller gains to be adjusted is decreased to 1/2 from the previous studies. Computer simulation involving six-degree-of-freedom (DOF) nonlinear flight dynamics is performed to examine the effectiveness of the proposed adaptive control law. In order to verify the influence of the dispersion of the initial conditions, the Monte Carlo simulation is also applied. The initial conditions are more widely dispersed than the previous studies. As a result, except under the unsuitable initial conditions, the ALFLEX successfully landed on the runway.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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