面向先进战斗机研制的风洞模型飞行试验技术

高机动性先进战斗机气动布局与飞控系统设计面临愈加严峻的流动/运动/控制耦合问题,大迎角飞行以及推力矢量等高新技术应用也使其在研制过程中面临更高的技术风险,风洞模型飞行试验是实现飞行器气动/飞行/控制一体化研究、降低研制技术风险的重要手段。介绍了低速风洞模型飞行试验技术原理及国内外发展现状,对试验技术主要特点及其在支撑先进战斗机研制中的作用、应用范围、应用阶段以及面临的主要挑战进行了分析,为试验技术发展和应用提供参考。发展和应用低速风洞模型飞行试验技术,有利于充分挖掘战斗机的气动性能与控制性能,降低试飞风险,是新一代战斗机研制、新技术工程化应用的重要支撑技术。     

全尺寸飞行器地面振动试验数字化协同探索与实践

全尺寸飞行器地面振动试验是飞行器研制的必须试验,具有协调界面多、试验系统复杂、实施周期长、试验风险高等特点,面向先进飞行器高效协同研制需求,必须引入数字化手段提升物理试验能力。本文通过梳理传统模式飞行器地面振动试验流程,剖析数字化协同试验要素,从试验方案与实施流程的数字化、试验对象的数字化、试验系统的数字化等方面出发,探索并初步构建了全尺寸飞行器地面振动试验的数字化方案。结合某全尺寸火箭地面振动试验案例表明,当前数字化协同模式对降低试验风险、提高试验效率具有显著助益,未来需进一步推进数实融合仿真、应用平台开发,以推动该技术模式成熟落地。     

海军武器装备仿真与试验一体化

通过分析一体化试验方法的趋势,研究半实物仿真试验技术、试验鉴定一体化的若干问题,包括一体化研究的内容和技术途径。在靶场试验中以外场试验信息验证仿真试验的结果,以科学可信的仿真试验进行精度评估、作战效能评估,加速海军武器装备的研制定型。     

试验设计方法在飞行器性能仿真验证中的应用

试验设计方法通过数据抽样和对结果的统计分析,为在各种误差和干扰的作用下飞行器的飞行性能分析提供了有效途径.介绍了常用的试验设计方法,提出了试验设计方法与数字仿真技术相结合的途径,并论述了飞行性能仿真的试验设计实现流程.箅例结果表明,试验设计方法在飞行仿真中的应用不仅能够大大减小统计打靶计算量,还可以实现飞行器飞行包线的确定以及对飞行性能的验证评估.     

高超声速气动力数据天地相关性研究综述

综述了国内外高超声速飞行器气动力数据天地换算技术方面的研究现状及趋势,内容包括高超声速飞行器气动力地面试验研究进展,气动力数值计算技术研究进展和试验数据关联外推方法研究进展。其中,气动力地面试验研究进展部分重点关注国内外与高超声速飞行器研制密切相关的地面风洞试验的能力和不足,及相应的处理手段;气动力数值计算技术研究进展部分主要对国内外若干典型软件的综合能力及其满足高超声速技术的程度进行了概述;气动力试验数据关联外推方法主要对早期美国航天飞机、X-43A及其他飞行器研制过程中用到的气动力天地数据关联方法进行了调研;在上述基础上,进一步指出了开展高超声速飞行器气动力数据天地换算技术需关注的问题。     

飞行器故障注入技术及其在非电系统中的进展

故障注入是一种基于试验的测评方法,是飞行器综合健康管理(IVHM,Integrated Vehicle Health Management)的重要组成部分,在提高飞行器的安全性方面具有重要作用。本文介绍了故障注入技术的基本原理,详细介绍了故障注入的各种实现方法在飞行器中的应用现状,重点分析了故障注入技术在飞行器结构、防热、液压、机械等非电系统中应用的关键技术以及存在的技术难点,并展望了该领域的发展。     

五维空间一体化试验体系的发展与思考

空、天、地、海、赛博五维空间一体化作战环境已成为现代化战争的新模式,现有的试验测试体系已经不能满足未来一体化作战网络系统试验与评估的发展要求.从需求出发,首先分析了美国DoD在军工武器试验领域的投资研究计划,其次提出了我军一体化试验与测试体系的发展构想,可为未来大系统联合试验与评估提供参考.     

高超声速飞行器控制面热防护系统地面试验研究

针对高超声速飞行器控制面研发手段中极其重要的地面试验技术,以X-37轨道飞行器为例,介绍了国外的最新研究进展和关键技术解决途径,以及指导地面试验研究的方法,并针对控制面方案在评估和鉴定中必不可少的高温模态试验,进行了综述和分析。     

临近空间高超声速 ISR平台作战能力评估

在对临近空间高超声速 ISR(Intelligence,Surveillance,Reconnaissance)平台的使命任务进行简单分析的基础上,建立了临近空间高超声速 ISR平台作战能力评估指标体系。综合考虑高超声速飞行器的研究现状及相关技术的关键度和成熟度,对各个指标进行赋权,构建了临近空间高超声速 ISR平台作战能力的评估准则。运用该评估准则对某临近空间高超声速 ISR平台的概念设计方案进行了作战能力评估,并与美国正在研制的 SR-72进行了对比分析。结果表明:高超声速飞行器气动布局对其作战能力影响较大,在相同航程条件下,高升阻比气动外形能显著提高飞行器的有效载荷装载能力,进而提高飞行器的综合作战能力。研究结果可为高超声速 ISR飞行器的论证、研制以及评估提供技术支撑。     

柔性翼小型无人飞行器试验样机研究

通过对柔性翼小型无人飞行器试验样机的研制试飞和相关气动分析与试验,研究了解决柔性翼小型无人飞行器的气动性能、飞行性能和操纵稳定性的思路和方法。试验样机试飞与相关风洞试验结果表明,可折叠柔性翼小型无人飞行器飞行稳定,操纵反应适当,具有广阔的应用前景。     

燃烧加热脉冲风洞气动/推进一体化试验研究

吸气式高超声速飞行器的机体与超燃冲压发动机高度耦合，使得一体化气动性能预测非常困难，但是能够开展一体化带动力试验的地面设备很少。中国空气动力研究与发展中心(CARDC)研制了一种氢氧燃烧加热高焓脉冲风洞，其有效试验时间大大超过长时间激波风洞，采用模型-天平一体化设计实现了在几百毫秒内进行高精度测力，重复性测力误差小于2%。结合数值计算进行了支架干扰、来流污染凝结、壁温等影响及试验数据修正研究。典型升力体高超声速飞行器气动/推进一体化试验结果表明:在燃烧加热脉冲设备的300 ~ 600ms有效试验时间内，能够有效获得飞行器的升力、阻力(推力)和力矩特性，试验数据与CFD计算结果基本吻合。     

典型气动问题试验方法研究的综述

吸气式高超声速飞行器机体与推进系统高度一体化,飞行器内外流场复杂及相互影响,地面试验模拟技术难度大,有必要开展风洞试验方法研究。本文简要分析了吸气式高超声速飞行器的主要气动问题和试验需求。针对机体/推进一体化性能试验、边界层强制转捩试验与尖锐前缘电弧风洞等三类典型试验,梳理了国内外相关风洞试验的研究思路,提出了上述三类典型风洞试验应模拟的参数,对地面试验难以模拟的重要参数进行了影响分析。根据现有试验设施的模拟能力,总结了三类典型风洞试验方法,并提出了机体/推进一体化性能数据准确获取的有效方法。     

超燃冲压发动机推力性能评估方法

超燃冲压发动机与飞行器紧密耦合,使得在地面试验直接测量发动机流道有效推力非常困难。为了更有效获得发动机推力性能,提出了一种基于机体推进一体化性能试验的评估方法,基于脉冲燃烧风洞带动力一体化测力试验直接获得飞行器的整机净推力。基于净推力加机体外阻的方法获得了发动机有效推力。同时提出了一种通过流量计测量飞行器机体外阻的试验技术,并对测量误差进行了分析(均方根误差小于2.54%)。与传统的台架推力差减内阻的方法相比,该方法把发动机流道内阻计算转为飞行器机体外阻计算或测量,为超燃冲压发动机推力性能评估提供了一种全新思路。     

直升机强度试验技术最新发展及展望

本文对国内外直升机强度试验技术现状和发展趋势进行了分析,并论述了直升机强度试验关键技术以及先进的试验技术、试验分析综合一体化技术对未来先进直升机研制、缩短研制周期将发挥重要作用。     

高马赫数多体分离试验技术研究与应用

为了给高马赫数飞行器多体分离安全评估提供有效的风洞试验预测手段,提出了Φ1m高超声速风洞多体分离试验系统研制的关键技术及解决办法。通过"风洞前室总温总压信号及模型天平测力信号等的数据采集、气动及动力学解算、机构运动控制"三位一体的设计方式,建立了Φ1m高超声速风洞多体分离轨迹捕获试验技术平台。结合高马赫数飞行器开展了马赫数5条件下的网格测力试验和典型状态的捕获轨迹系统(Captive trajectory system,CTS)试验验证。验证结果表明,研制的Φ1m高超声速风洞多体分离试验系统较好地获得了飞行器分离轨迹及气动特性,可以满足高马赫数多体分离试验的网格测力、捕获轨迹等功能需求,且在一次吹风捕获35个轨迹点的情况下,连续轨迹控制模式相较位置控制模式节约了42.5%的风洞运行时间,提高了试验效率。     

2002年超燃冲压发动机研究进展

(1)在多国合作的HyShot计划研制中,2002年7月,超燃冲压发动机飞行器在武麦拉靶场成功地进行了飞行试验,昆士兰大学的研究者成功地实现了超声速燃烧。试验飞行器用一枚两级火箭助推至330km的高空,在下降过程中,当飞行器在Ma=7.6飞行时,氢燃料喷入超燃冲压发动机。 (2)由霍普金斯大学应用物理实验室领导的一个协作小组,在NASA兰利研究中心的2.44m风洞中,进行了普通液体碳氢燃料的、完全一体化的高超声速巡航导弹发动机全尺寸试验,获得了净推力。这种双燃烧室超     

飞发一体化算力体系及算力参数敏感性

飞行器/发动机一体化是制约吸气式高超声速飞行器的核心和关键技术,本文针对高超声速飞发一体化构型开展了算力体系划分及算力参数敏感性研究。通过将一体化飞行器不同部件划分至气动和推进系统,研究了算力体系划分对气动/推进性能指标的影响,结果表明对于飞发一体化构型,在不同算力体系下表征的飞行器气动/推进性能可能存在较大差异,横向比较飞行器气动/推进性能必须在明确算力体系条件下进行。采用正交试验设计+方差分析的方法分析了飞行器算力对空域、速域、飞行姿态、气动热效应、真实气体效应5个因素的敏感性,结果表明壁面温度是影响飞行器轴向力计算的敏感参数,马赫数和攻角几乎影响所有气动指标。在研究范围内,雷诺数和气体比热比是飞行器气动性能的不敏感参数。     

2m量级高速风洞强迫振动动导数试验技术研究

为满足大型运输机、先进战斗机、推进与机体一体化布局等现代高性能飞行器动导数风洞试验研究的需求,基于小振幅强迫振动动导数试验原理,在中国空气动力研究与发展中心2 m 量级高速风洞(FL-26和 FL-28)建立了一套俯仰、滚转及偏航的三通道动导数试验技术。在试验系统研制过程中,首先采用强度高、刚性好的航空轻质铝材和复合材料解决了亚跨超声速条件下大尺度试验模型研制问题;其次,结合动力学和运动学仿真分析手段,实现并优化了大载荷试验装置传动机构设计以及α、β耦合双转轴支撑结构设计的难题;最后,在测控系统研制部分,通过电机选取、电磁干扰屏蔽、滤波器设计等技术手段进一步提高了测试系统的精度。试验系统设计技术指标Ma=0.4~4.25,迎角α=-35°~35°,侧滑角β=-15°~15°,传动机构法向承载载荷≤10000 N。SDM 标模的验证试验结果表明,直接阻尼导数与文献值一致性较好,重复性试验数据误差基本控制在10%以内。目前,该项试验技术已经成功应用于某大型飞机模型的动导数风洞试验。     

C—17A飞机变增益系统飞行及地面试验

Ｃ－１７Ａ飞行试验机具有一个变增益系统,该系统的研制是为在飞行中（及地面）评定飞控系统修正,它允许各种增益在机上、飞行中（及地面）进行交叉比较。变增益系统的作用是：通过有限数量控制律增益变化的飞行中评估加快电子飞控系统研制;通过飞行中评估确认地面试验及模拟器结果,以便确定下一步软件修改的适当增益修正。变增益系统是用于飞行及地面快速试验控制系统变化、节省研制时间及费用的一种强有力工具。在一个飞行或地面任务中可以输入、评估和改变增益。该系统已用于那些因缺乏准确地面模型或无法复现结构模态而不能在模拟器完成的地面操纵试验。本文将讨论几个应用变增益系统试验计划的例子及进一步应用的实例。这些试验计划包括：空中加油期间的驾驶员诱发振荡,侧向操纵品质和发动机停车补偿系统。     

基于健康行为模型的飞行器控制系统健康评估

通过分析与飞行器控制系统相关的健康模式与模型参数的映射关系,利用近似响应原理,阐述了建立健康模型、开展系统健康评估的方法;结合测点仿真数据和多维向量相似度的原理,提出了健康指标的计算、优化方法和系统健康评估总体方案。以某型舵机模型为研究对象,采用高斯白噪声作为激励源,应用BP神经网络构建舵机组件的健康行为模型。模型在某飞行器6 DOF仿真平台中进行仿真和验证,实现了基于健康行为模型的在线故障监测。通过研究健康行为建模方法在飞行控制系统健康评估中的应用,为飞行器的健康评估提供了一种可行方案。