飞行器舵机电动加载测试系统的研究

介绍了飞行器舵机电动加载测试系统,论述了该系统的基本组成和工作原理.这种加载方式能够模拟和舵偏角成任意函数关系非线性的扭矩信号,弥补弹簧扭杆加载方式和电液加载方式的不足.对飞行器舵机电动加载系统进行了理论上的分析和研究,建立了电动加载系统的数学模型,进行了仿真分析.仿真研究结果表明这种新型的加载方案是可行的.     

飞机舵面加载系统加载力矩精度研究

飞机舵面加载系统的加载力矩随舵面偏转角度呈非线性变化,本文对加载力矩的非线性变化进行理论研究,并提出了加载力矩计算的一种简化方法,并对加载力矩的简化计算精度进行研究,该方法在国内某型飞机的舵面加载系统应用中取得较好的效果。     

舵机电动加载系统多余力矩抑制方法研究

随着电机和功率电子技术的发展,电动加载系统以其独特的优势已逐渐成为中小功率舵机加载系统的主流,但与其它被动式加载系统一样,这种加载系统也存在多余力矩。多余力矩的存在降低了系统加载的精度,本文分析了电动加载系统多余力矩的产生机理,并提出了一种抑制多余力矩的方法。     

后屈曲预压缩技术在飞机舵机系统中的应用

本文采用有限单元法建立了飞机舵机系统的刚柔耦合动力学模型,对舵机的负载输出特性进行了分析,同时利用Fluent软件对某翼型在低速下的气动参数进行仿真计算,并将计算结果导入舵机模型中,对舵机在特定马赫数下由舵偏角变化导致的负载力矩改变时的输出特性进行分析。结果表明,气动载荷的作用会减小舵机的静态输出能力,但轴向力的增加可以显著提高舵机系统的机电耦合效率,从而弥补当舵面发生较大转角时铰链力矩对舵机输出特性产生的负面影响,也进一步验证了该舵机系统完全可以满足小型飞机的应用需求。     

推力矢量燃气舵的受力分析及其模拟实现

在大量试验的基础上,首先进行推力矢量燃气舵受力分析,论述了推力矢量燃气舵和弹体间的相互作用关系,推出了力与力矩相互转换的转换矩阵,并应用该转换矩阵推导出燃气舵坐标系下的驱动铰链力矩.其次,对舵机系统进行大量模拟试验,以验证舵机系统在受到燃气舵力和力矩综合作用下的正确性,针对推力矢量舵机的受力情况提出了其模拟实现的初步方案.     

推力矢量发动机燃气舵系统的设计与分析

本文对推力矢量发动机燃气舵进行总体设计,构建燃气舵控制系统的仿真模型,为实用的推力矢量控制装置提供了有价值的参考。首先在大量试验的基础上,对推力矢量燃气舵进行初步设计,通过对燃气舵系统的受力分析,找出弹体和燃气舵之间的相互作用关系,推出了弹体和燃气舵片之间力的转换关系,燃气舵片偏角和舵机转角之间的转换关系,进而推导出燃气舵系统的铰链力矩;其次,对燃气舵系统进行力矩分析和力学转换,确定舵机系统受到的负载,结果表明,所设计的燃气舵曲柄滑杆传动机构能够有效减小铰链力矩对舵机系统的负载;最后,构建燃气舵系统数学模型,利用MATLAB对其进行仿真并取得了较好的效果,最终实现燃气舵系统的PID精确控制,为燃气舵系统的设计和控制研究提供了依据。     

民用飞机舵面运动特性对飞行特性影响研究

针对舵面运动特性对现代电传民用飞机飞行特性及飞行安全的影响以及现阶段国内研究的局限性。 这里建立了飞机六自由度动力学模型、舵面运动动力学模型;依据飞机选定的舵机偏转速率限制速度、全机气动力特性、舵面铰链力矩特性,利用MATLAB/simulink工具以纵向操纵面升降舵为例,仿真研究了舵面动力学特性以及舵面动力学特性对飞行特性的影响。结果表明,不同操纵状态下,舵面运动特性差异很大,操纵频率高,舵面以及飞机的响应幅值减小,飞机响应相位滞后增加;过高的操纵频率,将会引入非线性因素,以及附加相位滞后。     

推力矢量发动机燃气舵系统设计与分析

对推力矢量发动机燃气舵进行总体设计,构建燃气舵控制系统的仿真模型,为实用的推力矢量控制装置提供了有价值的参考。首先在大量试验的基础上,对推力矢量燃气舵进行初步设计。通过对燃气舵系统的受力分析,找出弹体和燃气舵之间的相互作用关系。推出了弹体和燃气舵片之间力的转换关系、燃气舵片偏角和舵机转角之间的转换关系,进而推导出燃气舵系统的铰链力矩。其次,对燃气舵系统进行力矩分析和力学转换,确定舵机系统受到的负载。结果表明,所设计的燃气舵曲柄滑杆传动机构能够有效减小铰链力矩对舵机系统的负载。最后,构建燃气舵系统数学模型,利用MATLAB对其进行仿真并取得了较好的效果。最终实现燃气舵系统的PID精确控制,为燃气舵系统的设计和控制研究提供了依据。     

基于摆臂式随动加载技术的活动翼面功能试验及应用

活动翼面偏转过程中所承受的动态气动载荷大小随运动状态不断变化,方向始终垂直于翼面弦平面.为了真实模拟活动翼面运动过程中真实受载状态,活动翼面功能试验加载过程需与翼面收放过程/状态连续和同步,具有随动跟踪翼面运动的能力,且确保载荷动态垂直于翼面.为满足试验加载要求,提出了一种摆臂式随动加载技术,并设计了随动加载装置,然后通过模拟试验验证了新方法的可行性、有效性和实用性,最后将该技术应用于某型号襟缝翼耐久性试验中.数据分析表明,该加载方法满足试验要求.     

导弹舵机动态加载技术

分析了电液伺服加载和板簧加载的工作原理与特点,搭建了试验平台,并分别对两种加载方式进行了试验研究. 理论分析和试验结果均表明:以板簧加载为代表的机械加载,结构简单、成本较低,但加载精度低,灵活性差,仅能实现近似线性的简单加载规律;电液伺服加载结构复杂,但能够实现多种加载规律,可模拟导弹舵机的真实负载状态. 采用基于小脑模型神经网络(cerebellar model articulation controller, CMAC)的复合控制方法能够有效抑制多余力,提高加载精度.     

多场载荷作用下舵面蒙皮响应分析

试验研究表明,导弹舵面在工作环境中承受严酷的气动力载荷、气动热载荷和噪声载荷。多种载荷相互影响使舵面产生剧烈振动,严重影响打击精度;甚至导致蒙皮开裂引起疲劳失效。以某型号导弹C/SiC复合材料舵面蒙皮为研究对象,基于WORKBENCH/VA-ONE程序平台,将自定义函数(UDF)建立的热流固耦有限元控制方程和边界元声场控制方程相结合,推导出改进的耦合边界元/有限元法(BEM/FEM)计算模型。通过此方法数值模拟导弹真实飞行环境,计算出了蒙皮表面危险点位置和不同飞行环境下响应特性;结果表明,通过改进的耦合BEM/FEM计算模型,能够较准确地反应导弹在真实飞行环境下舵面蒙皮响应特性随环境变化特征,为导弹舵面可靠性设计提供了一种有效的数值计算方法。     

基于弹簧系统的飞机结构扣重技术

飞机强度验证试验中,为保证集中大质量结构扣重的准确性,提高卸压安全性,基于弹簧系统提出了一种新的飞机结构扣重技术。解决了作动器扣重方式卸压后扣重载荷消失以及反配重扣重方式摩擦力使扣重量值不够准确两项技术难点问题。通过验证试验对该扣重装置进行测试,结果表明:弹簧刚度数据与设计预期吻合良好;试验状态,载荷施加正常;卸压时刻,试验载荷和扣重载荷转换平稳;停机状态,扣重载荷施加准确。成功应用于某型飞机疲劳试验发动机假件扣重,实现了飞机集中大质量结构试验状态和停机状态的准确扣重,同时降低了卸压瞬间载荷冲击。     

基于增量动态逆的大型民用飞机容错控制策略

作动器故障是大型民用飞机飞行安全中面临的重要难题,为此,提出一种增量动态逆的容错控制方法,来解决飞行控制系统故障模式下的安全飞行控制问题.首先建立大型民用飞机非线性动力学模型及执行器故障模型;其次,根据非线性动态逆理论,提出增量形式的动态逆算法,并针对执行器故障模式,设计相应的容错控制器,增量动态逆控制引入加速度信号反馈,降低了控制律对于模型的敏感度,提高了闭环系统的鲁棒性.针对姿态回路跟踪,设计了增量动态逆姿态控制器.最后,以某型民用飞机为对象,开展了执行器故障模式下姿态角跟踪控制仿真.仿真结果显示,增量动态逆控制律在大型民用飞机的容错控制策略方案中克服了模型的不确定性,且可以达到较好的控制效果.     

船间效应影响下的船舶操纵运动仿真

为更好地研究船间效应影响下的船舶操纵运动问题,采用MMG建模思想,将船间效应力及力矩的通用公式叠加到操纵运动方程中.在此基础上,结合PD航向控制和欠驱动航迹控制算法,研究发生船间效应时舵对船舶的控制问题,并应用Matlab进行仿真.结果表明,一定条件下,船间效应对船舶运动的影响可用舵进行控制.     

飞行器舵机摆线减速器输出装置传热分析

为探究飞行器舵机在高温下的工作情况针对飞行器舵机摆线减速器利用Unigraphics NXHypermesh和ANSYS等软件基于有限元方法对减速器输出机构进行传热分析。采用高阶四面体单元对减速器销轴输出机构进行有限元离散并在与舵翼直接相连的输出机构凸台采用等温加载经数值计算得到飞行器输出机构温度分布及变化状况。结果表明：有限元方法可以有效地分析飞行器输出机构传热情况舵翼温度和摆线轮定位位置是影响减速器正常工作时间的重要因素降低舵翼温度以及将摆线轮靠销轴远热端定位可提高飞行器舵机寿命。     

展向电磁力对舵面的湍流减阻控制

将电磁激活板包覆于舵面体表面并置于流动的弱电介质溶液中(如海水),通过产生的电磁力对舵面体表面的流体边界层结构进行控制.基于近壁湍流的拟序结构理论,分析了在湍流状态下展向电磁力的方向、强度、脉动方式与作用频率对湍流减阻的控制作用效果.研究结果发现,一定强度和间歇频率的展向电磁力能够有效地减小湍流状态下的舵面体所受到的流体阻力,表明湍流边界层上的展向电磁力能够影响控制舵面的湍流流体动力学特性.     

KVLCC2船-舵系统斜航水动力数值计算

通过求解RANS方程,选取RNGk-ε湍流模型,在模型尺度下对KVLCC2船-舵系统处于不同漂角时的斜航黏性流场进行数值模拟.首先采用3套网格进行网格收敛性分析,然后通过计算结果与试验数据比较,验证数值计算方法的可靠性.在此基础上,计算了舵角为零时不同漂角下以及不同舵角、不同漂角下作用在船-舵系统上的横向力和转首力矩,并对计算结果进行了分析.     

不同安装位置下主动阻尼装置对管道振动的控制效果研究

在设备运行过程中，管道经常会产生振动问题，给设备的安全运行带来严重的隐患。针对管道振动问题，采用主动阻尼装置，通过惯性作动器向振动管道系统施加作动力，实现了对管道振动的主动控制。以某化工企业往复式压缩机出口管线25 Hz的振动为例，搭建门型管道振动实验台进行实验，利用SAP2000软件模拟仿真了主动阻尼装置的减振效果。实验研究了惯性作动器在不同安装位置时主动阻尼装置对管道振动的控制效果，探究了惯性作动器的安装位置对管道系统振动控制效果的影响规律。通过对比惯性作动器安装在所选取的4个位置时的减振效果，得出当作动器安装在振动最大的位置上时，主动阻尼装置对管道整体的减振效果最好。