A Frequency-Domain Approach to Analysing Dynamic Deep Stall Recovery

失速(流体力学) 频域 控制理论(社会学) 非线性系统 博德图 计算机科学 修剪 时域 数学 工程类 物理 航空航天工程 结构工程 人工智能 传递函数 量子力学 电气工程 计算机视觉 控制(管理)
作者
Duc H. Nguyen,Mark Lowenberg,Simon A. Neild
标识
DOI:10.2514/6.2022-1935
摘要

Although the problem of locked-in deep stall is well known and has a long history, there currently exists no consistent procedure that can guarantee recovery. Past studies have suggested that it might be possible to rock the aircraft nose to destabilise the stable deep stall trim point, thereby gaining enough momentum to push the nose down. However, the methods used in these studies are either of preliminary or empirical nature and brought inconsistent results. In this paper, we use bifurcation analysis to derive a recovery manoeuvre, specifically by assessing the aircraft’s nonlinear frequency response under an elevator forcing. The ensuing nonlinear Bode plot detects unstable (divergent) solutions near resonance that contributes to a successful deep stall recovery. Moreover, the nonlinear resonant frequency is slightly lower than the result obtained using linear analysis, and time simulation shows that relying on the linear result does not lead to a successful recovery. It was also found that at the high angles-of-attack associated with deep stall, the frequency separation between the short period and phugoid mode is significantly reduced, leading to only one visible peak in the frequency response. This feature is also reflected in the time-domain step response.
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