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。     

舰尾流场扰动影响分析及抑制技术研究

为了解决舰尾流场对舰载机着舰的干扰问题,首先,建立了舰尾流场模型,并利用综合仿真平台分析了各个尾流分量对全自动着舰的影响;其次,分析了稳态尾流情况下引入高度变化率的补偿对着舰精度的影响;最后,提出了一种基于遗传算法的全自动着舰尾流影响抑制技术.仿真实验表明:优化前的纵向全自动着舰系统高度偏差在-2.3～1.9 m范围内...     

基于动态递归神经网络的自动着舰系统设计

为解决舰载机在终端进场过程中受航母运动和舰尾流扰流等不确定性因素影响,很难实现对航迹的精确控制,容易导致舰载机复飞和着舰事故这一问题,基于动态递归神经网络设计了自适应滑模控制器,并将其应用于舰载机纵向自动着舰系统.首先该控制方法采用动态递归神经网络实现未知非线性函数的逼近,可以及时有效地处理终端进场过程中由不确定环境因素引起的偏差扰动,保证舰载机沿理想下滑道安全进场;然后通过滑模面和自适应律的设计保证了控制器的稳定性和鲁棒性.通过仿真结果证明了该设计可以实现对理想下滑道的快速精确跟踪,减小了舰载机着舰偏差,提高了控制精度,最终实现了舰载机安全进场着舰.     

基于M-V舰载机着舰风险的动态决策方法研究

为了降低舰载机着舰风险、提高飞行员和航母舰载机系统的安全性,提出基于均值-方差的舰载机着舰风险评估的动态多属性决策方法.属性值以三角模糊数形式给出,通过可能度和排序公式得到排序向量;依据各时刻排序值对期望排序产生的排序波动,进行条件分析,获得各组方案的排序结果.最后,通过对舰载机着舰风险实例的评测,证实了本文提出的决策方法的可行性.     

着舰指挥官指令操作关联引导系统建模

为保证航母舰载机着舰过程中着舰指挥官(Landing Signal Officer,LSO)对于驾驶员操作引导的安全性,建立了一种"LSO-驾驶员-舰载机"指令操作关联引导系统,通过深入剖析LSO引导任务,明确控制难点,定义指令操作基元概念,阐述引导着舰纠偏过程中的指令操作基元的集合性,设计建立LSO指令操作关联引导模型,LSO依据舰载机实时飞行状态下达"飞行状态关联指令",驾驶员依据LSO指令执行"指令关联操作",可以实现完整的指令操作基元响应纠偏.针对不同飞行偏差状态下指令操作关联引导过程进行仿真,结果表明本文设计的引导控制模型对于着舰偏差修正准确,纠偏策略符合实际着舰情况,为舰载机着舰安全性的提高提供了帮助.     

锥形流量计尾流流场分析

锥形流量计尾流流场通过差压影响锥形流量计的流出系数,是影响锥形流量计性能的关键指标.为此,使用PIV实验的方法研究DN100口径,β为0.65,前后锥角分别为26.0°和67.5°的锥形流量计尾流流场的速度分布状况.通过PIV实验得到锥形流量计尾流中存在漩涡结构.对比PIV实验和CFD仿真得到的锥形流量计尾流漩涡处的速度分布、漩涡中心得出结论:SST k-ω湍流模型更适合锥形流量计的三维流场的仿真.利用校准后的CFD仿真得到2个规律:经过管道内径的无量纲化以后,锥形流量计尾涡的涡心、漩涡尺寸在4×104~3×105的入口雷诺数范围内仅与β相关;在此入口雷诺数范围内,同一锥形流量计的尾涡涡心的位置和漩涡长度保持稳定.     

基于分离涡模拟方法的导管桨近尾流场及尾涡特性分析

基于分离涡模拟(DES)方法对设计工况下导管桨的近尾流场及尾涡特性进行数值模拟.数值计算中选用SpalartAllmaras湍流模型封闭N-S方程,采用滑移网格技术及混合网格划分方法完成导管桨敞水性能数值计算.通过分析导管桨瞬态尾流场及尾涡空间结构发现:近尾流场中螺旋桨半径区域瞬态诱导速度大,尾流中分布着连续漩涡结构,尾流加速作用明显.导管桨尾涡主要由导管剪切层涡、叶片涡系及毂涡组成,叶片涡系中包含叶梢涡、叶根涡、毂涡及相邻梢涡带之间诱导产生的S形二次涡;导管桨尾涡结构中多重涡系之间产生复杂干扰,尾涡形态出现融合、扭曲、分解并逐渐扩散.     

基于VEGA舰载机滑跃起飞视景仿真的实现

建立了舰载机滑跃起飞模型和舰船在规则波中的运动模型,然后利用建模软件Creator及视景驱动软件VEGA建立虚拟海洋环境及舰船,舰载机的几何模型,并在API应用程序中对舰载机和舰船的六自由度运动进行实时控制。仿真结果表明该仿真系统较好地模拟了舰船在规则海浪中的运动情况。实现了舰载机滑跃起飞的实时状态,而且能反映舰船运动对舰载机起飞的影响。     

舰载机进场动力补偿系统设计

舰载机事故主要发生在着舰过程,而其主要原因是由于舰载机低速着舰时航迹控制不稳定引起的,进场动力补偿系统就是为了解决这一不稳定现象而产生的推力自动控制系统。为了克服舰载机低速不稳定问题,提高航迹控制精度,并减轻飞行员在着舰阶段的工作负荷,飞机系统中需要引入速度恒定进场动力补偿系统。采用 F/A－18A 舰载机参数建立舰载机纵向运动小扰动线性化模型,分析模型飞行品质,并引入飞机姿态控制系统来解决俯仰控制不稳定的现象并使飞机满足一级飞行品质,之后采用衰减曲线法设计 PID 参数完成对速度恒定进场动力补偿系统的设计,解决航迹角无法跟踪俯仰角这一航迹控制不稳定问题,最后又引入舰尾流的垂直稳态分量验证了系统的抗扰动能力。     

舰载机拦阻着舰机身动态响应仿真分析

舰载飞机拦阻着舰过程中,载荷大、加速度大、距离短、时间短,且受航母运动、气流扰动等条件影响,存在复杂的强非线性多学科动力学耦合问题.文中对某型号舰载无人机建立了舰载飞机-拦阻钩简耦多体动力学模型,根据等质量小车实验数据提出一种施加拦阻载荷的方法,同时考虑气动载荷的作用,利用ADAMS动力学仿真软件对舰载机拦阻着舰进行刚柔耦合多体动力学仿真分析,得到了拦阻过程中飞机迅速作低头运动随后保持相对平稳的姿态变化规律、机身纵向过载沿机身从后向前先急剧减少再缓慢增加的传递路径,以及机身应力和应变在与起落架、拦阻钩接位置处较大而其它位置处较小的分布规律.仿真结果表明,这种仿真方法能够高效模拟强非线性复杂载荷耦合下的舰载机着舰过程,为舰载机拦阻着舰全过程研究及机身结构设计提供参考.     

舰载机拦阻系统纠偏能力的仿真研究

舰载机着舰过程中,拦阻系统的纠偏能力关系到舰载机的飞行安全。为了研究液压式拦阻系统纠偏能力的产生机理、以及在偏心或偏航着舰过程中影响舰载机动力学特性的主要因素,本文在多体动力学框架下,建立了包含滑轮缓冲装置和钢索末端缓冲装置的拦阻系统动力学模型。仿真结果表明：舰载机在偏心偏航拦停过程中,拦阻系统具有自主纠偏能力,并且纠偏能力的动力学特性与航母甲板的材料属性、拦阻索的应力波动相关;缓冲装置能有效地降低拦阻索的应力峰值、减弱拦阻索的振动。本文所建立的拦阻系统多体动力学模型为其结构设计和参数优化提供了有效的计算方法,并可为评估拦阻系统的纠偏能力提供理论支撑。     

基于涡流发生器的Ahmed模型分离流被动控制实验

能源危机和环境恶化使人们意识到提高车辆燃油经济性的必要性,从而推动了车辆气动减阻技术的研究。选择具有尾部典型特征的30°倾角Ahmed模型为研究对象,通过在模型尾部安装涡流发生器控制装置,利用七孔探针测试技术研究了涡流发生器不同排列方式对尾流场的控制特性。结果表明,在实验状态下,Ahmed模型尾部存在大范围低压分离区,该分离区长度约为模型总长度的50%,是形成压差阻力的主要原因;涡流发生器排列方式对模型的尾流结构影响较大,当涡流发生器产生的流向涡与模型尾部分离涡运动方向相同时,分离流动控制效果明显,流向涡使得沿车身底层的动量掺混作用增强,模型尾流区的相对压差恢复系数可增加6.94%,尾流区长度降低40%;与之运动方向相反的流向涡会对模型尾部的分离涡运动产生阻碍作用,导致模型尾部流场中的压力降低。     

MK7-3阻拦装置拦阻特点分析

拦阻装置是辅助固定翼舰载机着舰的重要装备,其功能是使不同着舰重量的舰载机在相同的距离内停止在飞行甲板上。通过分析美国现役航母上MK7—3型液压缓冲式拦阻装置的工作原理,研究了拦阻参数调整、钢索振颤的消除以及如何减小钢索拉力峰值等阻拦特点。     

利用导流板控制25°倾角Ahmed类车体尾流与气动阻力

通过风洞实验,研究了尾部导流板对25°倾角Ahmed类车体尾流与气动阻力的影响规律.对比了斜面两侧与斜面上边缘宽度分别为5mm,10mm和15mm导流板的减阻效果.试验中模型缩尺比为1∶2,基于来流风速与模型长度的雷诺数为8.7×105.研究结果表明,模型尾流中存在一对规则的拖曳涡,并伴随有强烈下扫流,尾部斜面上存在D形流动分离区.斜面两侧5mm宽导流板对尾流的影响很小,对应的气动阻力会增大约2.1%;斜面两侧10mm,15mm宽导流板以及不同宽度的水平导流板可显著削弱尾流中的拖曳涡.水平导流板能够消除斜面上的流动再附着并破坏D形分离区,其减阻效果明显高于两侧导流板,最大减阻率可达11.8%.     

航空母舰机库主尺度要素设计方法

航空母舰机库是最大的航空维修和保障舱室,其主尺度的设计要满足舰机适配性的基本要求.根据舰载机紧凑布列和便于调运的原则,编制了机库分段舰载机自动布列程序,采用模糊建模的方法将机库主尺度设计中涉及到模糊的约束和目标进行量化和评价,提出了航母机库主尺度要素的双优化结构设计模型.算例验证结果表明,该设计模型有效且具有较高的效率,对我国航母机库主尺度要素的设计具有一定的参考价值.     

大国航母之中国航母

<正>如今,全球拥有航空母舰的国家有10个,现役航母20艘左右,除"正牌"航母外,各国还拥有不少"准航母"。从战争历史看,航母不仅是摧城拔地、决定胜负的利器,更是大国国力和军力的标志。2012年9月25日,圆满完成建造和试验试航的中国第一艘航空母舰"辽宁舰"正式交接入列。几代中国人的"航母梦"终于成真。航母梦与强国梦航空母舰是一种以舰载机为主要作战     

舰载机调运作业流程优化研究

航母舰载机调运作业环境差、空间狭窄、调运设施特殊等特点决定了航母舰载机调运作业流程需要合理的规划设计,以避免调运的无序混乱,提高调运作业效率.以俄航母舰载机出库操作任务为原型,构建了舰载机调运作业流程交通网模型,并通过模型分析对调运作业流程时序提出了建议及优化,可为舰载机调运作业流程的规划设计提供决策依据.     

基于蒙特卡洛仿真的高空尾涡运动特性

飞机在飞行过程中形成的尾涡流场是飞行安全重要影响因素.为研究飞机尾流在12500 m以上高空空域对下方飞机造成的影响,基于尾涡仿真快速计算模型建立了尾涡物理模型,采用蒙特卡洛方法对不同飞行高度处尾涡涡核的下沉高度进行仿真实验,分析了高空与中低空的涡核下沉高度差异性;然后计算不同飞机质量及大气湍流度下的高空尾涡涡核下沉高度,并对高空尾涡涡核下沉高度的影响因素进行分析.研究发现:与中低空相比,高空尾涡涡核下沉高度有所增加,平均增量为42.4～49.7 m;减小飞机质量可以降低垂直高度上的尾涡影响范围;当涡流耗散率超过1.2×10-4 m2/s3后,高空尾涡涡核下沉高度的变化较为缓慢.研究结果为高空尾流垂直间隔缩减研究提供参考.     

基于模糊神经网络的舰载机着舰动作识别方法

舰载机着舰动作识别是评估舰载机飞行员着舰调整技能的前提,对提供着舰训练反馈,提高飞行员着舰技能有重大意义。分析了舰载机着舰调整动作的特点,提出了一种基于模糊神经网络的舰载机着舰识别方法,用于实现小机动动作的识别。并以此为基础,讨论了该模糊神经网络的 Alopex 权值训练算法和识别结果聚类方法,最后利用人在回路的着舰仿真数据和专家识别结果对该算法进行了仿真验证,试验表明文中方法能够有效地实现舰载机着舰动作识别。     

汽车外后视镜风致振机理与特性

使用DrivAer简化模型,采用双向流固耦合方法对外后视镜的风致振特性进行研究,在STAR-CCM+中进行流场计算、采用Abaqus进行固体仿真,在协同仿真平台交换数据.仿真对比研究了后视镜固定与振动以及有无侧风时的尾流结构和振动特性.研究结果表明,受车身影响,后视镜边缘脱落的旋涡在尾流中未充分发展,涡激振动作用很小,镜面振动主要受风速主导,振动频率锁定于27.8 Hz不变,振幅随风速的提高而增强;当存在侧风时,流场对后视镜的作用力紊乱,低频区不再显示主频作用,且镜面振动加剧,此时涡脱在尾流中充分发展,恢复了较强的约164.5 Hz的高频涡激振动作用.