载荷减缓系统和增稳系统是构成非线性阵风响应的主要来源,且由于气动弹性问题和伺服控制的复杂性使得系统非线性对系统的性能和稳定性的影响不可预知。本文针对通用运输机模型建立了含液压作动器的阵风载荷减缓系统和增稳系统,围绕系统非线性影响分析展开研究。本文的主要工作有:1.以通用运输机为研究对象,通过有限元法和偶极子法分别建立飞机的结构模型和气动模型,通过样条插值耦合计算得到飞机的气动弹性模型。以液压系统为驱动源建立液压作动器模型,依据CCAR25.341条建立1-cos离散阵风和Von Karman连续湍流模型,并基于PI控制设计阵风载荷减缓系统,完成阵风响应计算。2.基于刚体飞行力学设计增稳系统。忽略非定常气动项对刚体模态的影响,对气动弹性模型进行修正得到包含刚体飞行力学在内的刚弹耦合动力学模型,并将该模型替换刚体动力学模型,完成弹性对增稳系统的阵风响应影响分析。3.根据系统架构分析系统非线性来源,研究系统非线性建模方法,建立含系统非线性的阵风载荷减缓系统和增稳系统的仿真模型。4.通过仿真分析系统非线性对阵风载荷减缓系统和增稳系统的影响。研究结果表明:饱和和速率限制对信号产生抑制作用,引起系统相位滞后,降低系统的载荷减缓效果和动态性能;死区和迟滞降低作动器的跟踪精度,致使系统产生极限环振荡;延迟限制控制器的功能,是影响系统稳定性的重要因素;摩擦在不同系统中的特性和作用不同,摩擦的自激振荡会引起系统极限环振荡,而阻尼效果可增强系统稳定性。本文通过对气动伺服弹性系统非线性的影响研究,可以为非线性控制设计提供基础;通过提炼规律性结论和适航审查关注要点,可以为民机设计、验证、适航审定提供技术支持。