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舰载机着舰纵向飞行控制律设计

舰载机着舰纵向飞行控制律设计

实验简介航母舰载机是国家重大发展战略之一,是增强国防综合实力、推行深海防御战略和威慑敌对势力的有效手段,也是高难度、高风险、多学科综合化的系统工程,尤其是舰载机着舰技术更是被誉为“刀尖上的舞蹈”,是一个国家科学技术综合实力的集中体现。并且航母舰载机工程中不断涌现的先进人物和事迹更是大学思政教育的生动教材。       南京航空航天大学飞行控制课程群教学团队,依托“导航、制导与控制”国家重点培育学科,从上个世纪90年代

南京航空航天大学

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实验简介


航母舰载机是国家重大发展战略之一,是增强国防综合实力、推行深海防御战略和威慑敌对势力的有效手段,也是高难度、高风险、多学科综合化的系统工程,尤其是舰载机着舰技术更是被誉为“刀尖上的舞蹈”,是一个国家科学技术综合实力的集中体现。并且航母舰载机工程中不断涌现的先进人物和事迹更是大学思政教育的生动教材。       南京航空航天大学飞行控制课程群教学团队,依托“导航、制导与控制”国家重点培育学科,从上个世纪90年代初开始,一直致力于舰载机着舰引导与控制核心技术的研究,先后承担了多项国防重大预研课题,并与航空工业集团和船舶工业集团下属研究机构开展了广泛深入的合作,建立了多个数字仿真及半实物仿真科研系统,积累了从舰载机飞行控制律设计、着舰引导系统建模、甲板运动、舰尾流等着舰环境建模、弹射/拦阻装置建模等系列化的虚拟仿真资源,为本项目的建设奠定了坚实的基础。       本实验课程共计4学时,主要面向自动化和探测、制导与控制专业主干核心课“飞行控制系统”以及面向全校各工科专业的新生研讨课“舰载机着舰引导与控制”开设,也是研究生专业课“现代飞行控制系统”、“飞行综合控制系统”等课程实验的核心内容。在实验课程设计中,为了培养与工业部门无缝对接的卓越人才,遵循着舰控制系统研究规划、设计以及实施的标准化流程,以“舰载机着舰纵向飞行控制律设计”为核心,构建了从舰载机自然特性分析、多回路控制律设计以及综合仿真优化为主线的实验流程,涵盖了从基础认知、设计性、综合性及创新性不断递进的虚拟仿真实验。力求满足从本科生到博硕士研究生,甚至部分非本专业青年教师理论学习与创新实践的需求,甚至为舰载机飞行员,研究机构技术人员培训提供理论与实践教学平台。       本实验课程具有完全自主知识产权,可向航空院所、高校及社会开放,团队成员将竭诚做好教学保障工作,全力支持线上答疑、交流。



设计原则


在实验项目设计中,为了与相关工业部门实现无缝对接,遵循数字飞行控制系统工业部门规划、设计以及实施的标准化流程,以“舰载机精确着舰飞行控制系统设计”为实验任务,构建了从基础部件认知、控制理论分析、综合仿真验证为主线的丰富的实验模块,涵盖了从基础认知实验、设计性实验、综合性实验等不同阶段的虚拟仿真实验,力求可以满足从无基础知识的本科生到有知识储备的博硕士研究生(甚至部分非本专业青年教师)理论与实验课程学习需求,并能支撑其进一步的创新性研究,甚至为舰载机飞行员,研究机构技术人员培训提供理论与实践教学平台。



实验目的


  本虚拟仿真实验目的如下:

      (1)针对在校本科生和研究生,通过配合理论课程教学,建立从基础知识认知与储备,核心知识学习与实验验证,知识开拓与创新实践逐层递进式的实验教学模式。

      在基础知识认知与储备阶段,可以通过舰载机三维虚拟实物模型,了解舰载机的操控原理、飞行控制基本组成与原理、惯导/大气传感器、飞行控制计算机、舵面作动器、座舱操控设备等实际设备的组成与原理,配合课堂知识,为学生提供进一步的工程知识积累。

      在核心知识学习与实验验证阶段,要求学生将课堂理论知识搬到实验中来,实验项目为学生提供舰载机气动数据,供其完成舰载机建模、线性化分析、以及飞行控制基本控制结构和参数设计,并通过数字仿真验证是否满足品质规范要求。在此过程中学生逐步具备独立完成基本飞行控制律设计和仿真验证的工作,是从学习过程到设计过程的转变,以提高学生的实际动手能力。

      在知识开拓与创新实践阶段,在课程所布置任务的驱动下,完成复杂环境、不同引导方式下舰载机着舰飞行控制系统设计,通过虚拟仿真项目中的不同场景设置,完成着舰综合性飞行试验验证,满足试飞前的飞行品质规范要求。此实验过程是将理论知识推向实际工程应用的关键一环,通过本实验模块的训练,可以对整个飞机系统进行全面认识,同时也对研究机构得工程化实践过程进行深入了解。

      (2)针对舰载机飞行员以及工程技术人员,为其提供提升理论水平验证平台

       舰载机飞行员以及工程技术人员在日常训练或设计过程中具备了相关领域丰富的工程实践经验,但往往在认识上存在片段化和零散性,缺乏系统性理论的指导,造成思维固化,阻碍其进一步开拓进取。本虚拟仿真平台依托理论课程知识体系建设,因此可以为舰载机飞行员以及工程技术人员工程经验升华与系统性学习提供理论与实践交互验证平台,进而提高其理论水平,推动工程技术人员的创新性研究。



实验要求


本项目通过对实验任务和实验完成要求的设置,主要目的在于拓展学生学以致用的能力,充分激发学生对舰载机着舰系统的学习兴趣和积极性,体验到探索解决问题的乐趣。探究式教学过程同时也是学生掌握知识、训练综合技能、养成探究和创新思维方法的重要过程。

项目将任务驱动式教学方法、交互体验式教学方法和探究式教学方法综合运用于各个实验环节,使学生循序渐进地开展“基本原理学习->综合能力训练->创新能力培养”的实验学习过程。


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