一种共轴双旋翼式火星飞行器设计及其试验验证

针对火星飞行器探测需求,提出了一种共轴双旋翼式火星飞行器,基于计算流体力学方法优选了桨叶翼型、平面形状和扭转角等结构参数,基于叶素动量理论建立了旋翼气动力学模型,利用数值模拟方法选择了旋翼转速、旋翼间距和桨叶安装角等飞行参数,设计了原理样机"火星飞鸟-I"的结构与控制系统。构建了火星大气环境模拟器和重力补偿与运动约束装置,开展了模拟火星环境下旋翼式飞行器地面飞行试验,验证了共轴双旋翼式火星飞行器的推进性能,展望了旋翼式火星飞行器技术的发展方向。研究成果对我国开展的火星探测工程具有重要借鉴价值。     

国外火星低空飞行器技术发展研究

针对当前国外火星低空飞行器主要类型,包括浮空气球、固定翼、旋翼、扑翼和倾斜旋翼等的发展情况进行了调研与分析,梳理了低雷诺数气动外形设计、能源和动力系统设计、飞行自主导航控制等主要关键技术及火星低空飞行器的未来发展趋势,并对我国火星低空飞行器技术发展提出了建议。     

基于实时操作系统的多核分布式飞行软件架构设计

基于对飞行器飞行控制软件的需求(包括功能需求以及性能需求)的分析结果，提出一种基于战星嵌入式实时操作系统的多核分布式飞行控制软件架构，架构共分为5层，从下至上依次为：操作系统层、硬件接口层、框架层、应用层和重用构件层。该架构目前已经应用于多个项目，具有可移植性好、可靠性高、实时性强等特点，能够降低项目研制时间与成本，提高飞行控制软件的可靠性与安全性。     

四旋翼无人飞行器导航控制系统研究

四旋翼无人飞行器可垂直起降、悬停,适合某些特定场合应用,但其自动控制较为复杂。使用FPGA实现有限状态机,自动读取惯性器件的数据;应用高性能ARM处理器融合GPS位置、气压计高度、磁场强信息,进行姿态解算;并以PID控制方法对横滚、俯仰与旋偏角进行控制,最终实现了四旋翼无人飞行器的自动定点悬停、定高等功能。     

飞行容错控制系统中的关键技术

在航空航天飞行器设计中，随着主动控制技术、随控布局及电传操纵系统的普遍采用，飞行控制系统的地位变得更为重要。系统容错、冗余技术是为飞行控制系统的高可靠性要求而被提出来的。本文就飞行控制系统的三大组成部分（飞控计算机、伺服机构、传感器）中容错、冗余技术应用的一系列关键问题进行了探讨，提出了飞控系统的冗余配置方案，一种解决冗余系统同步问题的新方法、消除系统交联隅合的措施以及冗余系统中各通道间信息传输的     

双涵道倾转垂直起降飞行器模型与系统研究

设计了一种新型的双涵道倾转垂直起降飞行器,采用双涵道动力降低了对起降场地的要求。通过双涵道倾转飞行器动力学分析,得到飞行器在不同飞行姿态时的运动状态。飞控系统通过双闭环PID控制器控制电动涵道系统和伺服舵机系统,实现飞行器的姿态稳定。通过分析样机实验数据验证了双涵道倾转垂直起降飞行器设计的可行性。     

领航主机约束化的多四旋翼无人机编队航迹优化方法

针对多四旋翼无人机编队队形保持不变情况下的航迹优化问题，在飞行过程中以图论方法为基础将四旋翼无人机编队看作一个虚拟刚体，将编队中的跟随无人机看作领航四旋翼无人机的约束来处理，优化过程中仅考虑领航四旋翼无人机的最大转弯半径约束、队形变换时间约束及转换而来的约束，并将编队飞行所需能量最小作为优化目标，求解多四旋翼无人机编队定时到达目标的航迹优化问题，然后基于Gauss伪谱法对领航四旋翼无人机进行航迹优化，将其转化成一个非线性规划问题。仿真结果表明，利用本文提出的算法可以获得一条平滑飞行航迹，满足定时到达目的地约束、多无人机性能约束和环境约束要求；所获得的航迹能安全绕过障碍物，提高了无人机编队的生存能力，有一定的工程应用价值。     

飞行控制系统大闭环半物理仿真研究

设计了实时飞行控制大闭环半物理系统,全系统由飞行控制、导航、动力学仿真、视景仿真和其他硬件子系统组成,通过反射内存实时网络相连,实现真正意义上的大闭环半物理仿真,具有较好的实时性、可靠性、通用性。通过大闭环半物理仿真系统的仿真测试,验证了飞控计算机、四轴惯性组件、导航计算机、电动作动器和负载模拟器等系统的有效性和可行性。最后,总结优点并提出该系统的改进方向。     

全太阳系深空探测轨迹全局优化(英文)

针对太阳系中全部的248997颗行星的探测问题,给出了一种关于探测飞行器的深空探测全局四维轨迹(t,x,y,z)优化方案,即飞行器从地球发射进入太阳系并采用小推力控制,优化方案的性能指标为飞行器与太阳系中全部行星中相遇和交会的星的数量最多并且燃料消耗最少。本方案给出了四维飞行轨迹进行全局优化的一套算法,该算法由搜索算法和四维轨迹优化算法组成。此搜索算法从太阳系的248997颗行星中寻找获得尽可能多的经过近地球3维走廊内的行星;而四维轨迹优化算法由改进的动态规划算法、基于最优控制理论的共轭梯度算法和静态参数优化算法组成,其中静态参数优化算法用于搜索最优发射时间窗口。基于该组合算法,通过长时间的大规模的飞行数字仿真,最终计算出探测器的四维最优飞行轨迹,在一年内路过了太阳系中全部行星中的12颗行星。     

基于MCF5235无人机飞行控制系统设计与实现

为了满足无人机飞行控制系统向高精度和小型化方向发展的需要,以高性能的32位微处理器MCF5235为核心,搭建了高性能的数字式无人机飞行控制系统;并根据无人机飞行控制系统的控制原理和控制策略,进行了飞行控制软件的功能模块和任务划分,着重分析了嵌入式Linux实时操作系统下主函数的任务调度机制。MCF5235以它的高集成度、低功耗和强大的处理能力提高了系统的可靠性,减少了系统的体积;尤其是嵌入式Linux的使用,进一步提高了系统的可靠性,增强了系统的实时性。