V/STOL飞机建模与仿真分析

以原理验证机为背景,建立了无尾布局垂直/短距起降飞行器的数学模型,并通过智能自适应方法对其进行了闭环飞行控制,控制量通过控制分配合理的协调各操纵面,最后在MATLAB7.0/Simulink环境下通过数值仿真进行了验证。结果显示,该平台具备垂直/短距起降能力和较好的飞行性能。     

组合循环动力在水平起降天地往返飞行器上的应用

 水平起降天地往返飞行器是未来空间快速响应和低成本航天运输的重要方式，组合循环动力具备全包线飞行能力，在大气层内利用空气作为氧化剂，可大大提升发动机的比冲，是未来水平起降天地往返飞行器的首选动力系统。梳理了国内外组合动力天地往返飞行器的发展历史和现状，对比未来航天运输系统中不同起降方式的优缺点，明确了水平起降的优势及其对飞行器和发动机的要求，通过组合动力和火箭动力的总体性能分析和对比，进一步确认组合循环动力在水平起降天地往返飞行器中的应用优势。     

一种新型单涵道式无人机控制系统设计

无人机的应用场景的多样化及复杂化对飞行器的功能、性能、安全性提出了新的挑战。本文提供一种兼具垂直起降、空中悬停和高速飞行能力且安全性更高的新型单涵道式飞行器整体设计。分析并推导飞行器的动力学方程以降低系统的耦合性,为了提高系统的实时性与鲁棒性在飞行器软件系统中移植UCOS Ⅲ并基于双闭环PID算法设计其姿态控制器。通过 Unity3D 和 C#编写兼具模拟飞行的地面站程序实现多平台控制,最终完成飞行器样机的总体设计且通过试飞实验验证其飞行性能。研究成果对单涵道飞行器的实际工程应用具有重要的借鉴意义。     

基于安全性的电动垂直起降飞行器飞控系统架构设计

飞行控制系统作为电动垂直起降（electric vertical take-off and landing,eVTOL）飞行器的关键机载系统,需要具备和民机同样的安全性。为了设计满足eVTOL飞行器需求的飞控系统架构,根据适航规章梳理了安全性要求,并基于安全性要求介绍了eVTOL飞行器飞控系统飞控计算机、传感器和作动器余度设计技术,设计了一种基于安全性考虑的eVTOL飞行器飞控系统架构;分析了eVTOL飞行器旋翼构型下的典型功能危险,并采用故障树进行了安全性分析。结果表明,设计的飞控系统架构的典型功能危险能够满足失效概率的要求。     

坐式垂直起降无人机的一种姿态解算算法的设计

固定翼模式水平飞行的坐式垂直起降无人机克服了传统固定翼无人机起降条件要求高的缺点,继承了其总体效率高的优点,拥有巨大的发展潜力和非常广阔的应用前景。坐式垂直起降无人机在起降阶段姿态变化范围大,所使用的姿态传感器在俯仰方向的角度变化超过90°时,根据四元数转换出的欧拉角会出现奇异点,即万向节死锁。从解算算法出发,提出了一种更改旋转顺序的方法,避免奇异点出现。结果表明,此方法可以很好地应用在垂直起降无人机的姿态解算上。     

空气压缩航空发动机

本发明使用涡轮增压空气压缩机在压力腔里产生高温、高压气体,再利用压缩气体通过喷嘴喷出产生的反作用推力使飞行器垂直升降、在空中悬浮和向前飞行。由于结构简单故可大幅降低喷气式航空发动机的生产成本;可通过改变压力腔里压缩气体的喷出方向让飞行器垂直升降;不需使用昂贵的航空煤油,     

单人飞行器再次升温

据英《新科学家》２０００年８月２６日报道 :加利福尼亚圣克拉拉“黄金时代”喷气式发动机公司研制了一种称为ＳｏｌｏＴｒｅｋ（意思是单独行军）的单人飞行器。这种飞行器可以每小时１２０公里的速度飞行 ,只用一只汽油箱就能飞行２５０公里。飞行器可以用两台有保护外壳的螺旋桨进行垂直起飞和降落 ,飞行员直立在飞行器中通过手动控制和移动身体重心就可控制飞行状态。两台螺旋桨既提供升力 ,也能提供推进力。一旦飞行器起飞 ,飞行员就能使螺旋桨作俯仰运动 ,使飞行器向前飞行。美国航空航天局对这种飞行器很感兴趣 ,正在为这一项目提供…     

多飞行模式垂直起降无人机过渡飞行控制策略

垂直起降无人机飞行模式转换时的飞行控制策略对于保证无人机安全可靠地飞行至关重要.对尾座式垂直起降无人机过渡模式的飞行控制策略进行了深入研究,提出了最快模式转换定高控制策略,并利用模拟分析和实验的手段对比了该策略、经典比例-积分-微分(PID)控制策略和最快模式转换控制策略的飞行效果.最快模式转换定高策略优化了转换速度和高度变化两个飞行参数,同步了俯仰角达到巡航攻角的时间和飞行速度达到巡航速度的时间,保持了无人机在模式转换过程中竖直方向的受力平衡.模拟结果表明:最快模式转换定高控制策略比经典PID控制策略和最快模式转换控制策略的时间分别缩短了0.98和0.48 s,高度变化量分别减小了2.27和0.91 m;最快模式转换定高控制策略的飞行控制效果明显优于经典PID控制策略和最快模式转换控制策略.所提出的控制策略解决了尾座式垂直起降无人机飞行模式转换时的掉高问题,能够保证无人机在过渡模式下快速平稳地实现飞行模式转换.     

可重复使用垂直起降运载火箭软着陆动力学仿真研究

随着航天技术的飞速发展,可重复使用运载火箭成为未来运载火箭技术的发展趋势。结合一种可重复使用垂直起降运载火箭着陆系统,基于ADAMS软件平台,开发了模拟作为主要缓冲材料的铝蜂窝力学性能子程序。建立了软着陆动力学仿真模型,实现了对可重复使用垂直起降运载火箭着陆过程的动力学仿真分析。仿真结果对可重复使用垂直起降运载火箭的研究具有一定参考价值。     

军用无人驾驶直升机的现状与未来

无人机是由遥控设备或机上自备程序控制装置操纵的不载人飞行器。当前，世界上实用的军用无人机大多数为固定翼的无人机。相比之下，无人直升机则发展较晚，型号也比较少。但是，无人驾驶直升机有它独具的一些优势，其起飞着陆场地小，能垂直起降，能空中悬停，能向任何一个方向灵     

多连杆混联仿生腿式起落架设计与着陆实验研究

针对垂直起降飞行器对着陆场地的硬度及平整性要求高、传统起落架智能化程度低的问题,设计了一种基于多连杆混联机构的仿生腿式地形自适应起落架。本文首先针对单腿的设计构型进行驱动力矩分析与机构优化,在此基础上完成结构设计。其次基于设计构型提出了相应的驱动与运动控制算法,建立控制系统,并针对四腿机构进行着陆仿真。最后以多旋翼无人机为对象,设计了一套仿生起落架系统,与多旋翼无人机形成了整体的验证平台,实现地形识别-飞控-多腿控制融合设计,完成了搭建结构化地形的自适应着陆实验。研究结果表明,多连杆混联式仿生起落架设计方法可应用于垂直起降飞行器起落架的设计中,可完成设计载重的斜坡、台阶、凹凸地面等复杂地形的着陆,具备自适应着陆的能力。     

组合循环发动机科学研究技术路线的优化

 以高速飞机、两级入轨一级平台组合动力飞行器为应用背景,以具备开发研究和工程应用基本要素为导向,优化了水平起降、重复使用、高速宽域组合循环发动机科学研究的技术路线。比较了单一类型动力飞行器与组合动力飞行器航程和载荷能力等主要功能指标,分析了组合动力飞行器对发动机性能的需求,研究了组合动力飞行器空气动力学特性、结构质量特性和组合循环发动机核心性能随飞行速域拓宽的变化趋势,提出飞行速域上限对组合循环发动机实用化具有决定性影响。构建了技术方案、飞行器需求、技术代际递进、热障等维度的组合循环发动机技术实用化评估模型。评估表明,Ma6级组合循环发动机仍需持续探索研究;Ma4级组合循环发动机与组合动力飞行器具备实施以能力形成和实用化为目标的大科学技术计划的基本条件。分析认为,Ma4亚高超飞行平台具有重大应用价值,是重大技术代际。     

终端区航空器飞行间隔研究

针对终端区不合理的航空器飞行间隔严重影响飞行安全和机场吞吐量的问题,提出了基于场面监视雷达历史运行数据的终端区航空器飞行间隔算法。通过分析离散的场监雷达点迹数据,可获得航空器的历史轨迹。基于航空器起飞时刻和降落时刻提出了航空器间在不同起降序列下的时间、距离间隔计算方法。研究了机场流量、航空器起降序列、跑道的使用方向变化对航空器飞行间隔的影响。实践结果表明,场面监视雷达数据可以有效地用于分析航空器间的时间和距离间隔;机场流量与终端区航空器飞行间隔负相关,航空器间的时间间隔和距离间隔正相关,飞行间隔与跑道使用方向变化无关。合理的起降次序和良好的管制习惯可有效地缩小终端区航空器飞行间隔。     

科技控

<正>不用跑道的固定翼飞机拥有私人飞行器的富豪最怕什么?当然是起飞和着陆——超过半数的事故发生在这两个时段!这款借助风力涡轮机垂直起降,然后像固定翼飞机一样飞行的S2飞机,已凭20多架4.5千克的样机,向人们展示了高效安全的新式推进系统。悬浮汽车系统为改革臃肿的公共交通系统,美国加州SkyTran公司,计划在以色列某公司的园区内建一段500米长的环形轨道,轨道上采用两人坐的悬浮汽车,车速最快可达到70km/h。顺利的话,以色列第二大城市特拉维夫,也将如法炮制建造商用轨道。     

蜻蜒飞行的启示

蜻蜓一直以来都是人类眼中的“飞行专家”：侧飞、倒飞轻而易举，悬停、垂直上下不在话下。在灵活性上，即便是目前最先进的人造飞行器也无法与之相提并论。不久前，科学家专门制造了一种微型芯片。     

对四轴飞行器的姿态控制器的设计与仿真

四轴飞行器具有直升飞机一样垂直升降的功能,同时也具有直升飞机无法具备的灵活的六自由度飞行的特点,本文将尝试从俯仰-滚转动力系统和航向动力学系统的角度来建立方框图,对四轴飞行器的姿态控制器进行设计与仿真。     

面向方案设计的倾转旋翼飞机短距起飞性能

倾转旋翼飞机同时具备低速垂直起降和高速巡航飞行的能力,受到航空从业者高度重视,而短距起飞相比于垂直起飞可以提升有效载荷以及起降安全性,是倾转旋翼飞机特有的起飞方式之一。本文面向方案设计阶段,研究倾转旋翼飞机在短距起飞模式下,推导该类飞机地面滑跑距离与短舱动力倾转角、推重比等设计参数之间简洁有效的理论公式,并予以计算分析。结果表明：该方法合理可信,所得结论可为同类飞机设计提供参考,具有良好的工程应用价值。     

飞行汽车混动系统动力电池和增程器的协调控制

城市空中交通（UAM）,是近期解决当前地面交通拥堵困境的有效方法。因此,研究飞行汽车典型飞行任务剖面下的动力系统工作特性至关重要。由于电池能量密度的限制以及纯电动飞行汽车的里程限制,因此使用油电混合作为飞行汽车的动力系统更为合理。本文总结了垂直起降飞行汽车（VTOL）任务剖面下混动系统运行性能的相关研究。基于MATLAB Simulink,提出一种混合动力的协调方法,其中同时考虑了两种操作模式。根据实际操作条件,预设了垂直起降和平飞两种工况下不同的操作模式。在此基础上,研究了作为主要电源的增程器调节功率流和提高增程器工作效率的电池的协调。直流母线电压则由DC/DC转换器调节。为了有利于电池组的整体寿命,实现了充电和放电状态期间的功率共享。仿真结果表明,可以很好地控制直流母线电压,并且增程器和电池之间的功率共享遵循设计。     

科学奇闻60秒

正飞行汽车要上路作为一个地少人多的城市,新加坡的人口密度、建筑密度不输北上广深的中心城区。为了缓解开车难的问题,德国公司Volocopter表示,将在新加坡政府的支持下,于今年下半年进行飞行汽车的试飞。类似于直升机,Volocopter的电动空中出租车可以垂直起降。一次蓄电可以承载两名乘客飞行约30千米,飞行高度100米。它可以承受摩天大楼周围的轻微湍流,从而实现平稳的飞行。     

机翼可折叠的飞翼布局飞行器验证机

飞翼布局飞行器拥有很高的气动效率,常规飞翼布局飞行器无法安装大襟翼,使得飞机的起降与巡航效率之间相互矛盾.设计一款机翼可以在空中向下折叠的飞行器,起飞降落阶段、机翼展开,使得飞机的起降距离减短:在巡航阶段,机翼折叠收起,减少阻力,提高巡航效率。对验证机进行FULENT气动分析,随着飞行速度的增加,折叠状态下的升阻比大于展开的状态,气动效果明显提升。