飞机起飞着陆性能仿真与分析

为真实反映飞机起飞着陆的滑跑过程，记录了某型飞机的速度、加速度传感器现场数据，建立了飞机起飞着陆滑跑过程的微分方程并进行了解算；基于飞机滑跑过程的微分方程采用Simulink对飞机起降性能进行建模和仿真，记录数据、理论结果和仿真结果三者对比验证了所建立的仿真模型是有效的。基于该模型对该飞机滑跑过程进行仿真分析，结果表明起飞和不放阻力伞着陆过程可近似为匀加速直线运动过程，放阻力伞着陆过程则比较复杂。最后，研究3个主要参数对滑跑距离的影响，结果表明滑跑距离与机场海拔和风速呈近似线性关系，与迎角呈非线性关系且在迎角为8°时存在极小值点。     

控制面偏转方式对前掠翼静气弹特性的影响

针对不同控制面偏转方式对弹性前掠翼静气弹特性的影响,基于计算流体力学/计算结构力学（CFD/CSD）松耦合静气动弹性数值计算方法,计算和分析了不同迎角、动压及马赫数条件下前、后缘控制面联合偏转对前掠翼模型的气动特性和弹性变形特性的影响。计算结果表明：控制面偏转对前掠翼飞机静气动弹性特性影响较大;当迎角变化,同向偏转方式的气动特性和弹性变形特性较好,α=4°时,弹性机翼的升阻特性较好;当动压变化时,反向偏转方式的气动特性和弹性特性占优,最大升阻比较同向偏转提高约7%,反向偏转方式气动特性较好,最大升阻比较同向偏转提高约7%;当马赫数变化时,弹性机翼条件下3种模型分别在Ma=0.7时升力系数达到最大值。计算结果可以为前掠翼飞机的实际应用提供参考。     

高原机场飞机着陆滑跑距离计算与分析

分析了高原机场的飞机着陆滑跑过程,针对现有方法关于刹车折算摩擦系数的取法不适合计算高原机场飞机着陆滑跑距离的问题,提出了基于速度与摩擦系数关系的刹车摩擦系数计算方法,并考虑了刹车性能、位置的影响,建立了高原着陆数学模型。应用Visual C++语言编写了飞机着陆滑跑距离计算程序,经高原机场测试,Ⅰ型飞机的实测滑跑距离与程序计算距离的最大绝对误差不超过48m,最大相对误差不超过2.7%;Ⅱ型飞机的实测滑跑距离与程序计算距离的最大绝对误差不超过100m,最大相对误差不超过4.2%,验证了模型的有效性。结果表明计算模型可用于高原机场着陆滑跑距离计算,模型精度较高,计算范围广。     

基于CFD与最小二乘法的翼伞动力学建模

襟翼偏转气动计算是翼伞建模的关键问题,为提高翼伞动力学模型精度,本文引入襟翼偏转气动模型,提出CFD数值模拟与最小二乘辨识相结合的方法:数值模拟借助动网格动态捕捉翼伞外形与姿态变化,获取襟翼偏转气动数据;最小二乘法进行模型参数辨识,修正翼伞气动计算.研究表明襟翼偏转气动模型较好反映翼伞气动规律,对应动力学模型与空投试验数据接近,验证本文建模方法的有效性,为翼伞精确建模提供新思路.      

基于流场显示技术的冰污染平尾失速试飞技术

飞机结冰后的平尾失速（冰污染平尾失速）问题严重威胁着飞行安全。为深入研究飞机结冰后的平尾失速敏感性、建立优化的试飞状态矩阵，国内首次将流场显示技术应用于某型飞机带模拟冰型条件下的平尾失速敏感性验证试飞中。基于试飞中的流场特性和载荷响应，研究了试验飞机的平尾失速特性及失速裕度，对比分析了不同冰型、不同襟翼偏度、不同重心状态下飞机的平尾失速特性，建立了优化的试飞状态矩阵。结果表明：利用流场显示技术可以直观、有效的判断飞机结冰后的平尾失速敏感性以及临界试飞状态，对飞机气动设计的优化及试飞效率的提高具有重要意义。     

基于BP网络的飞机起飞滑跑距离计算

对应用人工神经网络技术计算飞机起飞滑跑距离进行了研究，给出了基于BP网络的飞机起飞滑跑距离计算模型。对飞机实际滑跑距离及其影响因素进行了归一化处理，仿真结果表明该方法是有效可行的。     

高原机场着陆性能计算与分析

针对高原机场着陆过程,将其分为空中直线下滑、拉平、地面滑跑3个阶段进行建模研究,选取着陆滑跑距离为研究对象,提出利用飞参数据反推确定刹车摩擦系数的方法并应用于着陆计算模型中,将计算结果与手册数据对比,说明改进后计算模型的准确性与可行性。结果表明:相同计算条件下,采用传统方法计算的滑跑距离与飞行实测数据数据的最大绝对误差为65 m,最大相对误差为6.7%;采用改进后的方法最大绝对误差缩小到20 m,最大相对误差缩小到2%。研究着陆滑跑距离与海拔高度、飞行质量、温度、着陆迎角、风速和最大刹车压力之间的关系并给出相关曲线,对曲线的变化进行分析。研究结果表明,该模型准确性高,适用范围较为广泛,具有一定的实用价值。     

飞机起飞性能算法

根据两点起飞和三点起飞不同的飞行原理和运动特点,分别建立两种不同起飞方式下的数学仿真模型。重点结合飞机的气动特性和起落架系统特性,依据全机总体设计参数进行仿真计算,给出不同起飞方式下的性能数据。以某型飞机为例,编写起飞性能程序,计算两种不同起飞方式下飞机的起飞性能。最后分析了2种不同的起飞方式对飞机各起飞阶段下的距离和速度等性能数据的影响,结合飞机实际飞行,验证仿真模型的准确性,并给出较优的起飞方式,用于指导部队飞行。     

翼梢小翼形态对某民机低速气动特性的影响

本文针对某民用飞机着陆构型,通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法研究了不同翼梢小翼形态对该着陆构型气动特性的影响。研究结果表明:不同小翼形态翼尖流动状态不同,对分离的控制不同,且能改变飞机的纵向力矩特性。     

放宽静稳定性亚音速大型飞机重心范围设计准则

 对比分析了传统自然稳定与放宽静稳定性亚音速大型飞机操纵上的差异,研究了影响放宽静稳定性亚音速飞机重心范围设计的因素,提出了放宽静稳定性亚音速飞机重心范围设计准则,给出了不同影响因素下,平尾相对面积和重心之间的关系式.利用这种关系式,可以绘制出异于传统飞机重心范围设计的“剪刀图”.如果飞机的平尾相对面积给定,则可以很容易确定飞机的重心范围.为了说明所提放宽静稳定性亚音速飞机重心范围设计准则的可行性和可靠性,以某飞机为例,对设计准则进行验证性计算,对影响飞机重心边界确定的重要因素进行仿真分析,通过对计算结果的分析可知,起飞抬前轮和地面滑跑稳定性是影响放宽静稳定性亚音速飞机重心范围设计的主要因素,后期可通过调整起落架位置和设计巡航速度,充分利用性能最佳重心.     

飞机起落架结构振动的非线性动力学研究现状及展望

飞机起落架是飞机地面停放、跑道滑跑、降落的过程中用于承受飞机重量、吸收撞击能量的一个关键受力部件,是为飞机提供滑行操纵和制动力的起飞着陆装置。飞机在路面滑跑时,由于跑道的不平整导致机身振动,飞机在着陆时,机身承受了来自地面的巨大冲击力,这些振动都会严重影响飞机的稳定性和安全性,降低飞行员和乘客的舒适度,甚至导致飞行事故。对飞机起落架振动的非线性动力学研究现状进行了总结,包括飞机起落架结构振动的非线性动力学行为机理、起落架冲击和垂向振动及控制、起落架摆振及控制等方面。对起落架结构振动的非线性动力学、主动及半主动控制的研究前景进行了展望。     

起飞飞机后侧穿越方式下的滑行效率分析

为提高机场场面运行效率,以前侧跑道穿越方式为比较对象,对后侧穿越方式下的滑行效率进行分析。基于前后侧两种不同跑道穿越方式的机理,结合图论思想,将航空器的地面滑行速度、安全间隔及滑行道使用规则等作为约束条件,以总的地面滑行时间最短为目标函数,分别构建前侧穿越和后侧穿越两种不同穿越方式下的数学模型;根据前后侧穿越方式下的航空器地面滑行特点,设计面向前后侧穿越下航空器滑行路径的遗传算法对模型进行求解;选用重庆江北国际机场为例,统计目前在该机场运行的主要机型,从起飞滑跑距离、抗侧风能力及尾喷影响距离对其性能进行分析,计算江北机场某一天高峰小时内37架航班的地面滑行时间,比较两种穿越模式下的滑行效率。计算结果表明:单位小时内,前侧穿越结合后侧穿越模式比单独使用前侧穿越模式时的总地面滑行时间节省约9min,结合使用前侧穿越和后侧穿越的模式可以在前侧穿越延误较大的情况下提高场面滑行效率。     

水陆两栖飞机全机模型静水滑行水动性能预报

水面起飞性能是水面飞行器的基本性能,也是总体技术的核心,涉及多个学科领域。水陆两栖飞机水面高速滑行水动力性能与排水型船不同,具有速度高、运动复杂等特点,高速滑行时一方面受到较大的水动升力,另一方面受到机翼的升力。本文结合水陆两栖飞机水面高速滑行特点,利用RANS数值方法和重叠网格技术对水陆两栖飞机全机模型开展数值仿真模拟,分析了自由液面水气分布、机身底部压力分布特征,并将阻力、姿态和升沉与水池模型试验结果进行对比,验证了数值方法的准确性,为水陆两栖飞机静水滑行水动性能数值预报提供技术基础。     

飞机起落架动力学建模及地面运动仿真

为足够真实地仿真飞机的地面运动,在不简化起落架结构形式和受力方式的基础上提出了一种适用于高时效性、高逼真度的起落架动力学建模方法.本文模型通过计算每个起落架的机轮触地点、缓冲器压缩行程和压缩速率、缓冲器受力及地面摩擦力,能得到所有起落架相对于飞机的力和力矩.将其与气动、发动机集成后,可模拟飞机任意状态下的地面运动.仿真结果表明:该起落架动力学模型可实现落震、转向、刹车等起落架基本功能,能有效反映飞机地面运动的真实特性.本文模型加载到带运动平台的飞行模拟器后,飞行模拟器可提供给飞行员逼真的起降感受.     

基于态势感知的滑行路径优化算法

为提高繁忙机场场面运行效率，以优化航空器滑行路径、减少航空器滑行延误时间为目标，通过分析滑行道的运行态势，构建了机场滑行路径优化模型，并提出基于态势感知的滑行路径优化模型求解算法。算例结果表明：基于态势感知的滑行路径优化算法与传统的先到先服务优化算法相比，航空器在整个滑行过程中的总运行时间下降了5%。可见基于态势感知的滑行路径优化算法可以提升滑行道的整体运行效率。     

飞机地面变速滑跑演变随机响应分析

通过演变谱分析法对飞机起落架地面变速滑跑进行动响应分析.飞机在机场跑道变速滑行时,机场跑道基础激励将转化为非平稳随机激励,从而导致非平稳随机响应分析.采用演变随机激励表示该非平稳随机激励,用原平稳随机激励的功率谱密度和非线性变换表示其时变相关特性.利用演变谱法分析起落架系统的非平稳响应问题,最后通过数值算例验证了该方法的简便性和优越性.     

前掠翼与平直翼布局气动特性的比较分析

基于ANSYS 11.0的计算流体力学模块CFX,选取Reynolds平均的三维N-S方程及SST涡粘湍流模型,采用数值计算和流场可视化分析方法,对变前掠翼布局在低速起飞／着陆及高跨音速作战使用状态的气动性能进行了计算。着重对前掠翼与平直翼布局气动特性和流动机理进行了比较,通过对涡结构的分析发现,机翼前掠使得机翼前缘涡和鸭翼机身涡呈“V”字型靠近并相互加强,从而诱导出了二次涡,大大提高了对翼面气流分离的控制能力,验证了增大升力系数和失速迎角的机理。计算结果表明变前掠翼布局设计合理。     

CVN-73航母空气尾流主动控制技术

 为缓解甲板风引起的航母公鸡尾流对舰载机着舰安全的影响,提出了一种在航母尾部吹风的尾流主动控制技术。采用计算流体力学方法,分别计算了0°甲板风条件下原始工况和采用主动控制技术下的CVN-73航母尾部流场特性,并对比分析了不同吹风角度对尾流特性的影响。研究结果表明,随着吹风角度的增大,其对尾流中下洗气流的抑制作用先增强后减弱,当吹风角度为30°或45°时,其对下洗气流的抑制效果最佳,可将最大下洗速度减少为原来的1/2,有效改善了公鸡尾流环境,对舰载机的着舰安全性提升具有重要的意义。     

单机排序元胞传输模型在终端区排序中的应用

为缓解终端区航班延误问题,将终端区进场航空器排序过程分为航路飞行排序阶段和汇聚排序阶段,从而降低问题复杂度,结合单机排序算法与元胞传输理论,利用标准雷达引导航线,并结合实际管制经验,建立以系统运行时间最短为目标函数的元胞传输模型;根据航空器对链一体化原则,将等待着陆的航空器分组,并赋予相应的权值,针对航空器对链影响因子的不同进行排序,并结合实例计算得到系统总运行时间,起点处等待时间,最终着陆顺序等。结果分析表明,该优化模型能够反映终端区进场航班的动态特性,给出合理的航空器进场顺序,为终端区进场航班提供路径参考,满足实际的运行需求。     

结冰条件下大型飞机翼面分离流场结构及空气动力学特性研究

结冰对飞机的空气动力学影响特性是飞机结冰研究的重要内容。构建了具有典型大型客机几何外形的背景飞机模型,基于RANS方法对机翼结冰条件下全机的复杂空间流场结构及气动特性进行了研究。研究结果表明,机翼结冰主要影响背景飞机失速点附近的气动特性,翼面分离始发大幅提前、分离梯次完全消失是全机失速特性恶化、气动边界缩小的直接原因。研究可为深刻认识飞机结冰对气动力影响的流动机理提供支撑,为大型飞机结冰后的气动特性分析及飞行动力学研究提供依据。