机翼结冰后人-机系统动态特性仿真与风险评估

机翼结冰导致气动特性改变,为了定量分析机翼结冰导致的飞行风险,提出了利用人-机系统数值仿真数据进行概率评估的方法.考虑结冰对临界迎角、升阻特性等的影响,通过建立非线性动力学仿真模型和特殊情况下驾驶员操纵副翼偏转模型,实现了机翼结冰后的人-机系统动态仿真.分析了非指令控制滚转不正常现象,并通过影响因子的概率分布模型,最终实现了飞行风险概率评估.     

飞机结冰包线保护对开环飞行性能影响与仿真

在所有的飞机失事事故中,由于飞机结冰造成的灾难是很重要的因素之一。为了解决飞机结冰后造成的飞机失速迎角减小以及飞行包线萎缩等安全隐患,通过引入结冰参数等,采用一种简化的飞机结冰模型的方法来仿真。仿真计算各种输入或者扰动下,结冰飞机纵向各项性能响应。通过在线计算结冰失速迎角,建立开环状态下飞机包线保护系统,实时反馈失速迎角告警信息以提醒飞行员操作,从而保证飞机飞行的安全。仿真计算表明,该方法行之有效,而且概念清晰,计算简便,可以在实验条件不足的情况下,为仿真研究提供一种良好的方法。

Abstract：

In-flight icing is one of the most important factors for all of the aircraft accident.A brief method was utilized to simulate the aeroplane iced in order to solve the problem which was caused by ice,such as low stall of angle of attack and flight envelope atrophy.All the longitudinal dynamic of aircraft could be got in different input.Ice aircraft envelope protection could provide the pilot with enough time to avoid icing related accidents by calculating the stall limits of angle of attack online.The result of simulation can show that the system is working effectively,furthermore its method is simple and concept is obvious.It provides a good way for simulation research,especially in the condition of experiment lacking.     

结冰对飞机飞行动力学特性影响的仿真研究

采用一种计算飞机结冰后气动系数和气动导数的工程方法,引入几个结冰参数,建立结冰后飞机飞行动力学模型。根据这些参数计算了飞机结冰后阻力系数以及典型气动导数的变化,并计算了结冰前后飞机的飞行包线;同时对结冰前后飞机的纵向、横侧动稳定性以及升降舵、副翼和方向舵阶跃操纵响应进行仿真计算。这种方法除了简单、物理概念明显、耗费少之外,采取将外界结冰条件与飞机本体分开处理的思路,具有广泛的适应性。结冰参数值随时间变化,可为实时监控结冰影响提供数据。     

结冰条件下飞机全包线模态特性分析方法

针对飞机带冰飞行时全包线范围内飞行品质评估问题, 提出一种结合自适应拟配初值计算与时域等效系统拟配对整个包线内的典型模态参数快速计算方法。建立了典型的人-机-环系统模型, 通过数值仿真得到飞机对于方向舵倍脉冲操纵的响应数据, 在分析时域响应数据特征的基础上, 提出自适应计算横航向等效系统拟配初值的方法, 解决了拟配初值的敏感性问题。运用时域等效系统拟配法, 分别获取了某型飞机干净构型及不同结冰严重程度时, 整个包线范围内横航向模态参数特性, 进而从整体的角度量化了结冰对飞机飞行品质的影响。仿真结果表明，所提方法在全包线范围内具有较好的适应性，为快速分析飞行器纵横向典型模态特性提供了新的思路，具有较好的工程应用前景。     

基于迎角分区的全局飞行器气动参数辨识方法

针对综合考虑飞行器全局气动非线性特性，面向高效全局飞行器气动参数辨识需求，提出了一种基于迎角分区的改进气动参数辨识方法，采用轴正交决策树的迎角分区方法，将涉及大范围的迎角变量划分为多个区间，对每一区间使用递归最小二乘来估计气动导数，实现在每个区间内对线性气动特性进行辨识。通过引入加权函数的过渡方法，给出局部模型转化全局建模的计算准则，保证了整个模型的连续性。最后，通过某型飞机模型开展了迎角分区气动参数辨识及对比分析工作，结果表明迎角分区辨识吻合较好，且与传统全局辨识方法相比计算效率更高，说明了迎角分区辨识方法的有效性和优势。     

一种飞机机翼表面结冰过程仿真方法

提出了一种适用于各种结冰气象条件下飞机机翼结冰过程的数值模拟方法。在对水滴撞击区内的机翼表面划分微元控制体进行传热传质分析的基础上,通过合理的冰生长方式,利用流场计算软件FLUENT的动网格模型和用户自定义函数(UDF)对机翼表面的结冰过程进行了模拟;将计算得到的局部收集系数和冰型与国外文献计算结果进行了对比,验证了该方法的正确性和通用性;比较了两种冰生长方式得到的局部收集系数和冰型,结果表明使用冰层沿结冰表面法向的冰生长方式更合理;比较了完全冻结和存在溢流情况的冰型,结果表明不考虑局部收集系数的变化得到的两者的冰型基本一致。     

飞参数据地面处理仿真系统研究

飞参数据地面处理仿真系统研究是综合运用计算机仿真的原理和技术而做的飞行参数计算机模拟仿真系统。在仿真系统设计中提出了飞行参数仿真系统的结构、仿真系统内部的数据流程管理结构及其管理方法。仿真针对飞参数据提出了通用的译码算法和飞参数据二进制文件的处理方法及仿真误差的校验方法。     

结冰条件下人机环复杂系统分布式仿真方法

飞机结冰严重影响飞行安全,基于人机环的飞行仿真是研究结冰飞行动力学特性与飞行安全的重要手段。针对复杂飞行仿真系统对实时性要求较高的特点,分析了反射内存网的组网构建方法与实时性工作方式,改进了结冰气动导数模型,开发了包括外部环境、气动力计算、风险评估与边界保护等7个网络节点的分布式仿真系统,为结冰飞行事故重现和飞行控制律验证提供了可靠的平台。提出了基于人机环实时仿真的飞行安全分析方法,包括结冰条件下飞行安全窗和基于相平面的稳定域,对提高驾驶员的情景感知能力,保障飞行安全具有参考价值。     

大型飞机迎角限制器设计与飞行品质评估

针对某大型飞机的线性模型设计了纵向电传操纵系统,采用两种不同方法设计了迎角限制器。探讨了大型飞机飞行品质评估的相关问题,同时对迎角限制器对大型飞机飞行品质的影响进行了具体的对比分析。在对应的非线性模型上进行了系统仿真验证,仿真结果证明了所设计迎角限制器的有效性。该研究为我国大型飞机迎角限制器设计及其对飞行品质的影响问题提供了有益的参考。     

一种基于MATLAB的模糊控制器综合优化设计方法

提出了一种基于MATLAB的模糊控制器综合优化设计与仿真分析的实现方法。该方法首先利用MATLAB中的模糊系统工具箱结合MATLAB函数构建控制规则可调整的模糊控制器,然后利用最优化工具箱优化模糊控制器的控制规则和参数,从而提高设计模糊控制器的效率。最后利用仿真连接器建立系统仿真模型并在单位阶跃输入信号作用下仿真分析系统动态性能和优化设计结果。仿真表明,控制规则及参数优化后,系统阶跃响应特性基本上能达到“快速—无超调”的设计目标。     

气象保障中基于遗传算法的航迹规划仿真

飞行器在执行任务过程中,需要根据三维空间和时间的气象信息变化、障碍物、威胁等信息以及飞行器自身的机动性能限制,计算出飞行航迹.主要通过基于遗传算法的航迹规划理论和应用MM5模式输出产品（风场、积冰、颠簸）信息,进行航迹路径的规划仿真验证与分析,给出了具有实际工程应用价值的飞行航迹.     

航线天气预报中航迹规划仿真研究

在实际的航线天气预报中,应该根据三维空间和时间的气象信息变化、障碍物、威胁等信息以及飞行器自身的机动性能限制,计算出飞行航迹。这里主要通过基于进化算法的动态路径规划思想,应用MM5模式输出产品(风场、积冰和颠簸)信息,进行航迹路径的规划仿真验证与分析,给出了具有实际应用价值的预报飞行航迹。     

THE 8~(th) INTERNATIONAL CONGRESS ON INDUSTRIAL AND APPLIED MATHEMATICS

正August 10-14,2015Beijing,ChinaThe International Congress on Industrial and Applied Mathematics(ICIAM)is the premier international congress in the field of applied mathematics held every four years under the auspices of the International Council for Industrial and Applied Mathematics.From August 10 to 14,2015,mathematicians,scientists     

2014 List of Referees

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《Journal of Systems Science and Systems Engineering》Contents of Volume 23,2014

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TSINGHUA UNIVERSITY,Beijing, China

正AF:Any Field The School of Economics and Management at Tsinghua University(Tsinghua SEM)invites applications for faculty positions at all levels(Assistant Professor,Associate Professor and Full Professor)in any fields of business administration and management.Tsinghua SEM is the only school     

The 12th International Conference on Service Systems and Service Management ICSSSM'15

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