飞机姿态仪中的人机工效

飞机姿态仪具有运动地平线和运动飞机等不同格式,不同格式的姿态仪对飞行员的仪表识别及飞行安全产生不同的影响作用。本文概述了不同格式姿态仪的人机工效问题,总结了国内外对姿态仪识别绩效的研究进展,分析了影响姿态仪识别的因素。在此基础上,归纳出运动飞机格式具备识别优势的4点工效学机制,即显示画面原则、三维空间神经心理模型、刺激-反应相容性和反应-效应相容性。最后,针对近年来出现的航空新技术,提出了未来姿态仪人机工效研究需要解决和关注的问题。     

人体对模拟着陆冲击动态响应特性研究

为了探讨飞船返回着陆时不同强度不同姿态冲击下人体动态响应特性,５名健康男青年,以仰卧２０°承受４～１０ｇ,５０～８０ｍｓ;仰卧３０°～６０°,１０ｇ,５０ｍｓ,半正弦脉冲的着陆冲击。分别记录冲击塔平台,座椅及人体头、肩、胸和髂处的Ｚ和Ｘ向加速度及被试者心电图。经分析计算,给出了人体动态响应与冲击强度以及它与仰卧角的关系式。为进一步研究人体冲击损伤的防护和人体冲击动态响应的建模提供了依据。     

快速定位定向系统设计及车载实验研究

定位定向系统是能为载体提供精确地理位置坐标、指北方向和姿态角的导航系统,通常用于舰船、飞机、车辆等功能平台,为平台上的设备提供准确的位置和姿态参考信息.本文针对车载平台机动性高的特点,设计能够实现运动中对准的快速定位定向系统,开展捷联惯导数字递推算法、航位推算、多源信息组合导航、动基座对准算法、系统免标定、误差补偿等算法和技术研究.最后,开展静态对准、静态导航和动态车载实验研究.实验结果表明,动态对准时间小于5min,对准姿态精度小于1mil,方位保持精度小于1mil/2h,横滚角、俯仰角保持精度小于0.5mil/2h,里程计/惯导组合水平定位精度小于0.15％D,卫星/惯导组合水平定位精度小于10m.     

面向地面无人平台的仿生偏振光定向算法

仿生偏振光定向为地面无人平台提供了一种新型的低成本、小型化定向方式。设计了一种基于微阵列式偏振光栅的仿生光罗盘,实现了一种加权平均的偏振光定向算法,分析了大气偏振模式误差、太阳位置误差、偏振光传感器误差和水平姿态角误差等因素对航向角估计精度的影响。实验结果表明,动态车载条件下定向误差小于0.5°。     

燃料射流隔板对受限超声速反应混合层流场和燃烧特性影响

为了研究燃料射流隔板壁面扰动对于受限超声速反应混合层流场和燃烧特性的影响,基于抽象物理模型激波和膨胀波理论推演,得到了隔板诱发壁面扰动下的受限超声速反应混合层流场结构,并采用数值模拟方法进行了验证。数值结果表明,隔板诱发壁面扰动下的受限超声速反应混合层流场主要由冷态主导,且相对无隔板扰动多了回流区、激波、膨胀波、波与反应混合层相互作用等复杂现象。在此基础上,对于不同隔板厚度计算的结果表明,随着隔板厚度的增加,隔板下游的回流区增大,上下膨胀产生的压力不平衡加剧,反应混合层会产生偏斜,回流区厚度和偏斜距离与隔板厚度成正比。此外,第一道反射激波存在降低点火延迟的作用,且存在一个隔板厚度阈值,阈值以下随着厚度增加点火延迟随之降低。同时,后续的多道反射激波导致混合层发展的局部起伏和局部燃烧增强。     

高温老化过程中推进剂模量变化对药柱结构完整性的影响

将NEPE推进剂在65℃,70℃,75℃下分别老化不同时间后,用动态力学分析仪测定其动态力学性能。利用测试得到的推进剂动态力学特性参数,经计算得出推进剂的平衡模量。随着老化时间增加,其平衡模量值逐渐降低。利用有限元方法,分析在老化过程中推进剂平衡模量的变化对药柱结构完整性的影响,即在高温老化过程中,当NEPE推进剂的平衡模量降低至某一值时,固体火箭发动机药柱的结构完整性破坏。     

应激积累：导致健康风险和飞行员差错

应激和应激源的定义应激，是指人或动物有机体在外部环境刺激下产生的一种体内不平衡状态或称作非特异性生物学反应现象。如这种不平衡或反应超出个体、社会系统或机体组织系统的适应能力且长期不能减弱或缓解，机体将处于持续的唤醒状态，而最终导致健康风险。综合起来应激包括：使人感到紧张的刺激物；由刺激唤醒的内部心理状态，以及人体出现的解释性、情感性、防御性的反应；个体对自己是否处于应激状态的感知。     

仿自然风对模拟失重体温调节反应的影响

航天飞行和模拟失重可抑制人体热调节反应,主要表现为机体静息和运动状态下皮肤血管舒张反应能力下降和核心体温的升高。载人航天器内采用恒速机械风(CAF)保持舱内大气环境的均匀,地面研究发现仿自然风(SNAF)可较CAF显著加强机体的冷感觉。为探讨SNAF是否可以较CAF一定程度上缓解失重状态导致的体温调节能力下降,以30天-6°头低位卧床模拟微重力的生理效应,7名男性被试者分别在卧床前和卧床第29天,暴露于对照无风、CAF和SNAF气流模式下,周围环境温度为23℃,后两种气流模式的平均风速为0.2 m/s。记录实验中被试者的直肠温度(Tre)、皮肤温度和皮肤血管传导率(CVC)及其热感觉(TSV)。经过卧床,对照环境Tre显著升高;卧床后,与CAF相比,SNAF下的Tre的降低程度更多,且更接近对照水平;平均皮肤温度、CVC和TSV均显著降低。卧床后SNAF下的TSV接近"热中性"。实验结果表明,与恒速通风相比,仿自然通风可更为有效地维持卧床状态下的核心体温。     

宽体客机座舱COVID-19传播特性研究

针对新冠疫情下座舱内乘客因气流组织分布而产生交叉感染问题，以宽体客机座舱为对象，研究了座舱内COVID-19病毒的传播特性，并提出了人体微环境控制方法来抑制病毒在座舱内的传播。采用拉格朗日方法模拟了座舱旅客呼出带病毒飞沫，揭示了座舱内病毒传播轨迹和分布特性，分析了不同送风方式、送风速度以及人体微环境控制技术对座舱内病毒颗粒传播特性的影响。提出了相对暴露值量化不同位置乘客被病毒飞沫污染程度。结果表明：送风速度对座舱内病毒飞沫传播的影响相对较小，顶/侧送风的组合送风方式可有效降低病毒飞沫的扩散范围；在座舱上方增加气幕带送风式的人体微环境控制方法，有效降低了舱内病毒飞沫浓度，减小了人员交叉感染风险，相邻位置乘客感染的相对暴露值降低了65%，其他位置乘客相对暴露值降低约90%。     

旋翼转速变化对直升机操纵品质影响分析

针对直升机旋翼转速设计问题,对变旋翼转速直升机飞行品质进行了研究。以某变旋翼转速直升机为研究对象,建立了无铰刚性单旋翼直升机飞行动力学模型,并参照ADS-33E-PRF飞行品质规范,计算了样例直升机在悬停以及前飞(30 m/s)时不同旋翼转速状态下的操纵带宽、相位延迟、姿态快捷性和轴间耦合等操纵品质指标,分析得到不同速度下旋翼转速变化对直升机操纵品质的影响。结果表明,旋翼转速降低对滚转与俯仰姿态变化飞行品质有不利影响,对小幅度偏航姿态变化飞行品质没有影响,对中等幅度偏航姿态变化有利,对直升机轴间耦合有不利影响。     

What you thought you knew about motion sickness isn't necessarily so

Motion sickness symptoms, stimuli, and drug therapy are discussed. Autogenic feedback training (AFT) methods of preventing motion sickness are explained. Research with AFT indicates that participants who had AFT could withstand longer periods of Coriolis acceleration, participants with high or low susceptibility to motion sickness could control their symptoms with AFT, AFT for Coriolis acceleration is transferable to other motion sickness stimuli, and most people can learn AFT, though with varying rates of learning.     

+Gy作用下跟踪能力的变化

 随着航空事业的长足进步,近年来在国外出现一批低翼负荷、高推重比的轻型战斗机,这种飞机机动性强,在空中能产生10～12G的头一盆向超重作用（+G_z）,亦能产生侧向超重作用（±G_y）。     

不同背角的+G作用对跟踪效率的影响

 本文在大型人体离心机上,在不同座椅背角超重条件下,利用补偿跟踪方法对人的跟踪操作效率进行了研究,观察到伴随超重值的改交,被试者的跟踪误差、手控操作动态参数和心理一生理负荷发生了变化。增大座椅背角和使用侧管式抗荷服,对被试者的工作效率有改善作用。这一结果,从人的工作效率的角度,为高性能歼击机超重防护方案的选择提供了客观依据。     

Space motion sickness and stress training simulator using electrophysiological bio-feedback

An important problem seen in manned spaceflight is the nausea that appears regularly during the three first days of the flight, and that disappears after five days. Methods of detecting ruptures in electrophysiological signals are studied in order to lower susceptibility to space motion sickness through biofeedback training, and for the early detection of nausea when using extra-vehicular activity equipment. A simulator will allow the subject to control functions of his body and to use biofeedback to control space motion sickness and stress.     

Stability analysis of direct-detection cooperative optical beamtracking

The system under consideration is a cooperative spatial tracking system between two stations for laser beam communications, using a quadrant photodetector at each station. After determining the equilibrium points of the cooperative system for the case of periodical relative motion, the authors concentrate on the stability of the transient behavior around the equilibrium points for the case of uniform angular relative motion. This case corresponds to an assumption that the steady-state motion is slow with respect to transient phenomena, and is applicable to currently foreseen intersatellite and deep-space optical communications. The analysis is aimed at determining the combined effect of the basic system parameters, such as propagation delay time, tracking loop gains, DC servomotors time constant, and point-ahead velocity error, on the stability and the transient behavior of the overall tracking system. The stability conditions and the transient response around the steady-state trajectory provide a tool for evaluating the consistency of the design parameters for a given propagation delay     

Kinetics of gas-Grain Reactions in the Solar Nebula

Thermochemical equilibrium calculations predict gas phase, gas-grain, and solid phase reactions as a function of pressure and temperature in the solar nebula. However, chemical reactions proceed at different rates, which generally decrease exponentially with decreasing temperature. At sufficiently low temperatures (which vary depending on the specific reaction) there may not have been enough time for the predicted equilibrium chemistry to have taken place before the local environment cooled significantly or before the gaseous solar nebula was dispersed. As a consequence, some of the high temperature chemistry established in sufficiently hot regions of the solar nebula may be quenched or frozen in without the production of predicted low temperature phases. Experimental studies and theoretical models of three exemplary low temperature reactions, the formation of troilite (FeS), magnetite (Fe₃O₄), and hydrous silicates, have been done to quantify these ideas. A comparison of the chemical reaction rates with the estimated nebular lifetime of 0.1-10 million years indicates that troilite formation proceeded to completion in the solar nebula. Magnetite formation was much slower and only thin magnetite rims could have formed on metal grains. Hydrous silicate formation is predicted to be even slower, and hydrous silicates in meteorites and interplanetary dust particles probably formed later on the parent bodies of these objects, instead of in the solar nebula. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

凹半球降落伞模型在加速和定常流中的流场观测

 在北京航空学院水槽中,用氢泡法对绕凹半球模型流动进行了研究。模型前后流速分布是用氢泡时间线测量的,它与在起动开始时由无旋流理论估算值接近,但当起动旋涡变大以后,在尾流中流速差别变大。在模型后部诱导出较大的反流速席。所以由无旋估计的虚质量只在开始时是可用的,并且在起动涡变大时,虚质量应更大。 在定常流中,在模型前有时形成一个大旋涡,这个旋涡是非定常的并且可能引起侧向力和伞的非定常运动。模型上适当开孔可减小甚至消除此旋涡。     

双目视觉绳系支撑飞行器模型位姿动态测量

绳牵引并联机器人（WDPR）为风洞试验提供了一种新型支撑方式，可用于多/六自由度风洞复杂动态试验。针对该支撑下飞行器模型的大范围运动，发展了一种基于双目视觉的模型位姿动态测量方法。首先，设计了一种编码合作标志点，合理布置于模型表面，通过图像处理消除绳对标志点成像干扰，进行标志点三维重构；然后，利用绝对定姿算法求解相对位姿初值，且给出了理论误差分析，并基于双目相机重投影误差构建李代数下的无约束最小二乘优化问题，采用L-M算法进行位姿优化；最后，采用该测量系统分别进行了静态和动态精度验证试验，以及大迎角俯仰振荡等3种单/多自由度典型运动轨迹测量。试验数据显示，静态角度和位移测量精度分别优于0.02°/0.02 mm；动态测量时角度精度可达到0.1°量级，位移平均误差为0.4 mm。研究结果表明：设计的双目视觉测量系统是有效可行的，可为后续风洞试验的实际应用提供支持。     

不同电极材料下ADN基液体推进剂电点火特性的实验研究

目前二硝酰胺铵(ADN)基液体推进剂在工程应用中均采用催化点火燃烧方式,而电点火可以避开催化剂高温失活、冷启动等问题。为了研究ADN基液体推进剂的电点火特性,在密封装置中开展了不同电极材料下推进剂液滴电点火实验,并研究了180V～230V电压范围内液滴着火延迟时间、着火持续时间以及燃烧过程的变化规律。结果表明:ADN基液体推进剂能够通过电阻加热点火方式点燃。采用钨丝电极时,着火延迟时间、着火持续时间和反应总时间均随着电压增加逐渐减小,在230V电压时相对于180V时分别减小了25%,56%和38%。采用钼丝电极时,着火延迟时间在180V～200V范围随着电压增加逐渐降低,在200V～230V电压范围内基本不变;着火持续时间总体上随着电压的增加而呈现略微增加的趋势,但增加幅度较小;反应总时间在180V～230V电压范围内基本稳定在1.5s左右。     

封闭式发射管内燃气流场数值模拟

针对密封盖未及时开启造成发射装置损坏的问题进行了数值模拟，数值模拟采用多组分含有限速率非平衡化学反应流动模型，利用有限体积TVD数值格式求解方程组的对流项，对于化学反应造成的源项则采用四阶龙格库塔求解。研究表明密封疬不及时开启会在弹管间隙中形成破坏性的流动结构，在弹管间隙内存在着包含起始冲击波的激波振荡，这是导致发射装置损坏的重要因素。