飞机燃油复杂管道压力瞬态特性分析

针对飞机加装管路系统的压力瞬变过程,给出了流体及管路结构的动特性方程,提出采用特征线法和有限元法相结合的方法来研究流体结构相互作用。通过构造通向机翼12号油箱的1:1地面试验台架,监测加油控制活门关闭时油箱前的动态压力,仿真分析表明:管道应力波与水锤压力波之间会产生能量转换,导致压力的高频脉动及传统基波周期的改变。仿真分析与试验结果的吻合验证了考虑FSI(fluid-structureinteraction)的合理性及所采用方法的正确性。     

燃油管路压力脉动的抑制方法及其鲁棒性研究

针对飞机地面压力加油管路系统通向油箱的管路压力脉动现象，本文提出一种新的实时主动流量控制方法。基于传统被动式蓄压器，建立其动特性方程，并提取可控参量，通过前馈及反馈技术，确定出优化控制律，对管路瞬态压力进行在线控制。同时评估了控制系统的鲁棒性，并讨论了扰动带来的不确定性对稳定性和控制精度的影响。理论研究及数字仿真结论验证了该方法的有效性。     

一种计及气动和隐身约束的结构两级优化设计方法

针对计及气动和隐身约束的结构优化中所面临的计算困难,以减少结构、气动和隐身重分析次数,降低计算量为核心,基于并行子空间思路提出了一种计及气动和隐身约束的结构两级优化设计框架.该框架将设计变量区分为全局变量和局部变量,系统级优化全局变量,而将局部变量放在学科级优化.仅将全局变量作为系统级优化响应面的输入变量,大大降低了构造响应面近似模型的代价.以计及气动和隐身约束的无人机机翼结构优化为例说明方法的有效性.     

机翼结构布局的知识驱动设计

探讨了机翼结构布局设计知识驱动方法的实现问题。对布局设计的各类知识、求解策略、知识驱动的黑板模型进行了讨论,将它们纳入到一个统一的知识管理和问题求解系统框架中。开发了机翼结构布局智能设计系统原型,并应用于某战斗机机翼结构布局。系统能根据给定的设计要求,形成一个结构布局合理的初始方案。研究表明,开发知识驱动的设计工具,是解决机翼结构布局设计问题的一条可行途径。     

软管式自主空中加油飞行控制系统与仿真研究

基于参考观测器的全状态反馈控制方法设计了受油机飞行控制系统,建立了软管式自主空中加油仿真系统,并进行了仿真验证。根据生成的受油机参考跟踪、对接轨迹,通过输出跟踪观测器在线估算前馈控制信号和参考状态量,设计全状态反馈控制器精确跟踪参考状态,解决了受油插头难以近距离跟踪加油锥套并实现精确对接的问题。以某型UCAV为例,设计了基于全状态反馈控制的自主空中加油仿真系统并进行了数字仿真。仿真结果表明,在四种强度阵风干扰下,设计的空中加油仿真系统能实现精确的双机加油设备跟踪与对接,具有良好的动态性能与鲁棒性能。     

基于ANSYS分析与正交试验法的压力机机身轻量化设计

建立了基于ANSYS的某开式压力机机身的有限元模型,并且模拟实际工况进行应力分析计算。然后从有限元分析结果出发,对机身的结构进行优化和试验验证;通过数据分析处理,获得影响压力机机身重量的关键机身结构尺寸,利用最小二乘法建立出机身重量的回归方程。进而给出优化后的机身结构数学模型,提出较为合理的机身轻量化设计方案。     

基于扩张状态观测器的变形机翼抗饱和控制

针对一类滑动蒙皮机翼模型的强非线性、模型不确定性、未知外部干扰以及执行器饱和特性,提出了基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的抗饱和控制方法。通过将变形机翼系统的不确定性视为扩张状态,设计了ESO对扩张状态进行估计;并在控制策略中,对观测出的扩张状态进行实时补偿;利用线性矩阵不等式工具给出了执行器饱和条件下的收敛域。数值仿真结果表明变形机翼系统可以有效克服模型不确定性、未知外部干扰与执行器饱和的影响,完成变形指令。     

基于改进LS-SVM的液压舵机双闭环系统故障诊断

针对最小二乘支持向量机(LS-SVM)的稀疏性损失和鲁棒性下降等缺陷,提出了一种改进的LS-SVM算法.利用改进LS-SVM,设计了一个某型飞机平尾液压舵机双闭环控制系统的故障诊断系统.充分利用系统的可测参量,建立了基于改进LS-SVM的平尾液压舵机的全局故障检测模型和局部故障检测模型.仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于神经网络的飞控系统实时容错设计与仿真

为了提高系统的可靠性与容错能力,提出了基于径向基神经网络的飞行控制系统传感器实时容错策略.利用改进的梯度下降优化算法来设计神经网络,以提高网络的学习速度和映射能力;基于网络的逼近性能,建立在线神经网络辨识模型;考虑到系统闭环反馈与实时控制的特性,使用多个辨识模型的信息进行传感器故障的定位和信号重构.应用某型飞机进行仿真,在保证闭环系统稳定的前提下,实现了传感器的在线故障隔离与信号重构,达到了预期的效果.     

地板下结构参数对民机适坠性的影响及优化

为了确保乘员在可生存事故中存活,民机结构必须具备适坠特性.适坠性设计的关键部位为客舱地板以下结构,包括底框、行李舱底部结构和行李舱支柱三个元素.对民机典型机身结构进行了简化,利用LS-DYNA3D建立了1/4缩比动力学仿真模型,考察了行李舱支柱位置、角度及行李舱高度变化对机身坠撞特性的影响.以改善机身适坠性能为目标对地板以下结构参数进行了综合优化,优化过程采用基于均匀试验设计的Kriging近似模型,大大降低了动力学优化的计算代价.优化结果表明合理选择行李舱支柱位置、角度及行李舱高度参数可以有效改善民机机身结构的适坠性能.     

变质量分布硬式加油管建模与反演自适应控制

硬式加油技术适合给大型飞机加油,能与软式加油形成功能互补。研制硬式加油技术,需要解决伸缩管动力学建模与控制问题。在加油机定直平飞的前提下,建立了考虑伸缩管质量分布变化与气动参数不确定性的动力学模型。将不确定性视为复合扰动,采用反馈线性化实现标称系统的解耦,并分别为俯仰与滚转子系统设计了非线性干扰观测器与反演自适应控制器。仿真结果表明,复合控制器在多种不确定性条件下能达到一致的控制效果,控制性能优于常规增稳控制系统。     

新型歼击机空中加油飞行仿真建模研究

空中加油是提高飞机作战能力的重要手段。空中加油模拟训练成了培养飞行员空中加油技术的重要途径。空中加油飞行的数学建模是模拟加油飞行的理论基础，它直接关系到模拟飞行的逼真程度，关系到模拟加油训练的效果。研究了大型授油机尾流的形成和分布特点，分析了受油机在不同位置进入黾流时飞机所受的影响，提出了相应的数学建模方法。同时分析了新型歼击机在加油过程中飞机质量和重心的变化规律和对飞行性能的影响。     

飞翼无增稳条件下横航向动稳定设计方法

横航向稳定性不足的问题是飞翼布局飞机设计过程中需要处理的关键问题之一。提出了一种在无自动器增稳条件下,不改变飞机平面布局而仅修改上反角实现飞翼布局飞机横航向动稳定的设计方法。从理论角度分析了该设计方法的可行性,以改进的涡格法和横航向线化小扰动方法构建数学分析模型,利用根轨迹方法对飞机不同飞行状态下的横航向动稳定性发展情况进行描述以指导优化方向。通过以一小尺寸飞翼布局飞机作为研究算例,对其进行展向上反角优化研究,以证明该套设计方法的有效性。试飞数据及计算结果表明,上反角优化明显改善了飞机荷兰滚模态特性。     

飞机机翼载荷校准试验的有限元仿真方法

飞机机翼载荷校准试验是飞机载荷验证试飞的关键工作之一,校准结果的精度及有效性主要取决于试验方案设计的合理性。为了对其开展仿真研究,研究了对机翼载荷校准试验进行有限元仿真的方法,实现了建立有限元仿真模型、设计"虚拟"应变电桥和施加"虚拟"校准载荷等关键技术。以此对某机翼载荷校准试验进行了仿真,将仿真结果和试验结果进行了对比,评价和分析了仿真结果。应用结果表明,方法具有令人满意的精度和可行性。     

飞机电脉冲除冰系统的建模与仿真

介绍了飞机电脉冲除冰系统中利用电磁力除去飞机机翼前端和发动机进气口处的冰层的原理和过程,利用ANSYS有限元仿真软件对飞机电脉冲除冰系统装置进行了建模,对飞机表面上的铝盘的电磁力进行了仿真,并且观测气隙间距对系统的影响以及铝盘内涡流的分布情况,从而指导系统参数的选择,为实际应用提供了有效的分析和设计手段。     

威胁条件下一类空中加油区域配置方法研究

空中加油区域的部署对顺利完成空中加油作战任务具有十分重要的作用.对存在敌威胁时的空中加油任务,提出了一种基于遗传算法的区域配置方法.通过建立空中加油各飞机的油耗模型、限定方案搜索区域,并将不同的代价通过转换而统一在适应度函数中,建立了区域优化模型,并结合问题的特点设计了合适的染色体编码和遗传算子.最后对模型进行了仿真计算与分析.     

基于非线性模型的飞机自动着陆模糊控制系统设计

将非线性控制方法与模糊控制方法相结合对飞机自动着陆系统进行了设计，首先，对飞机纵向运动的非线性模型进行输入输出反馈线性化，将其等效为一个三阶线性系统，并同时实现了解耦，在此基础上，结合带优化修正函数的模糊控制规则自调整方法对变换后的三阶线性系统进行设计，最后，考虑参数摄动，对所设计的飞机自动着陆控制系统进行了数字仿真，仿真结果表明，该控制系统能有效抑制系统内部参数摄动对系统输出产生的不良影响。     

基于MBSE的民机功能需求辨识与确认

为构建与飞行任务需求匹配的飞机系统功能架构,在民机系统概念设计阶段引入基于模型的系统工程(model-based systems engineering,MBSE)的改进方法,明确了MBSE的民机系统关键功能架构的正向设计过程。以民机典型任务场景“应急复飞”作为研究案例。通过辨识典型民机的功能需求,构建基于人机联合仿真实验的功能需求架构,记录需求的确认过程,实现捕获需求的功能黑盒解白,并利用MBSE架构中功能状态机仿真验证需求的完备性与合理性,最终确保功能设计阶段捕获功能需求过程的可追溯性。可应用于以航空器为代表的复杂系统,能将客户的模糊需求转化为可应用工程实践方法加以验证的具体功能,完善系统功能架构,满足高层级的技术需求。