基于IP核的可扩展机载图形引擎设计

先进座舱显示系统要求新一代机载图形引擎必须在具备较强图形实时渲染性能的同时,满足可靠性、可扩展性等航空产品的特定需求。本文分析了传统机载图形引擎实现技术的局限性,给出了基于IP核的可扩展机载图形引擎架构及设计实现。这种图形引擎在图形渲染性能和可靠性、可扩展性等之间取得平衡,支持基于模型的图形软件开发,同时满足成本控制和长生命周期支持等需求。     

基于微服务的栅格地图网络化分发技术设计与实现

介绍了栅格地图数据网络化分发技术设计及其应用, 实现了地图引擎和地图数据的解耦。通过研究 栅格地图数据结构和OGC 接口标准,提出一种基于微服务的地图服务框架,设计了面向网络的卫星影像、地 形高程数据解析算法和Restful 分发接口,该技术可为多源异构地图引擎提供地图数据源及服务。经过试验, 机载GIS 引擎及非嵌GIS 引擎均可调用、显示该服务,该技术可广泛应用于机载后舱、地面站、网信体系等领域, 未来网络条件成熟也可应用于机载前舱。     

机载可配置的多通道通信软件设计

针对机载航空设备通信特点,介绍了一种可配置的多通道通信软件设计。通过对多种机载通信网络驱动的封装和适配,以端口配置表的方式,虚拟化多条并行工作的逻辑通道进行数据通信传输,并提供了简单的接口层以便应用软件开发,易于扩展和部署,有效简化了机载复杂设备通信类软件设计和实现。     

基于CPCIe高速总线的机载多核计算处理平台

由于中小型飞机航空电子系统对计算处理平台体积、功耗和重量方面的严格限制，有必要对计算处理平台进行高性能、小型化、低功耗的针对性设计。研究了一种基于CPCIe(CompactPCI Express)高速总线和多核处理器的机载计算处理平台架构，攻克了多核处理和CPCIe高速信号完整性在航空电子系统中的适应性问题，设计并实现了一款基于CPCIe高速总线的分布式机载多核计算处理平台，对CPCIe总线信号完整性进行了仿真和测试，最后在航空电子系统中对计算处理平台进行实施验证。相比于传统的联合式架构和综合模块化架构，计算处理平台的性能功耗比分别提升约7倍、5倍，性能体积比分别提升约24倍、2倍，性能重量比分别提升约15倍、1.7倍，可以满足中小型飞机航空电子系统对计算处理平台小型化、低功耗和高性能的需求，具有较好的工程应用参考价值，在航空领域具有广泛的应用前景。     

虚拟化技术在航空计算领域的应用

虚拟化技术在资源分配、应用移植和隔离等方面有着巨大优势,为了满足航空计算领域对综合化、智能化的需求,以及机载嵌入式系统对实时性、功耗和体积等方面的制约,本文开展虚拟化技术在航空计算领域的应用研究。首先介绍虚拟化技术的基本原理,对比虚拟机和容器的主要特点;其次分析虚拟化技术应用的三个例子,可虚拟化操作系统在多核处理器上的...     

一种高密度电子模块的热设计

随着工业档表贴器件在机载电子设备中日益广泛的使用,模块的热设计成为影响产品性能的关键技术。对一种高密度电子模块的热设计进行了研究,简要分析了影响散热效果的几种因素,提出了采用顶部导热板散热的新型结构,经过热性能测试和试飞验证,可以满足系统的热设计要求。     

面向未来飞机的机载网络存储系统研究

根据未来飞机航电系统的拓扑结构以及机载各类数据特征，提出了一种高性能、高吞吐量和高可靠性的机载网络存储系统设计方法，从而满足了未来飞机对高性能存储系统的需求，允许机载各个设备客户端对服务器进行透明的文件访问，实现了跨平台的数据共享，为网络存储系统关键技术在航空产品上的进一步应用提供了技术基础。     

航空发动机应急控制研究综述

传统航空发动机控制器设计旨在满足整个服役期间正常使用,但在诸如飞机结构损伤、机场跑道损毁等紧急事件中,则期望发动机可以为飞机提供额外的性能,以增强飞机的可控性,提升机载人员生存能力。介绍了国内外航空发动机应急控制研究现状;根据飞机需求,分析增推力控制和快速响应控制2种应急控制模式及其实现方法,并对发动机运行风险及风险评估管理结构进行阐述;结合国内实际情况,建议开展飞/推综合仿真系统、精确机载模型、应急控制模式等方向的研究,以推动应急控制的实现。     

基于机载自适应模型的航空发动机控制

航空发动机的性能蜕化会导致其性能变差，传统的控制方法使其不能满足飞机的推力需求。机载的发动机自适应模型利用卡尔曼滤波器，能准确估计发动机的性能蜕化，对机载模型进行修正使其输出与真实发动机保持一致。建立了发动机机载自适应模型，并将其加入控制回路，形成推力闭环控制，消除发动机性能蜕化对飞机性能的影响。仿真结果表明，机载模型能准确估计发动机额定特性情况以及性能蜕化情况下的推力，对发动机推力的直接控制克服了性能蜕化带来的影响。     

某型军机军械火控系统自动测试仪的设计与研究

传统的机载火控系统性能测试技术含量低,不能满足现代战争的需要.为提高部队的快速反应能力,研制了一种基于VXI总线技术组建的机载火控系统自动测试,并给出了测试仪的硬件配置和在Lab Windows/CVI环境下的软件模块化设计方案及实现方法.机载火控系统自动测试仪的研制,为部队战时或训练现场实时测试机载火控系统的主要性能提供了方便.     

A Digital Map Set for the Night Attack Aircraft

There has been much interest recently in applying cartographic digital data bases to advanced avionics systems as a solution to specific problems associated with night attack aircraft missions. The tremendous computer horsepower required to accomplish this task in real-time in an airborne environment is well documented. Hardware implementation of complex algorithms traditionally has produced custom devices which accomplish a specific function on a specific data structure. Historically, this has resulted in powerful but inflexible systems incapable of adapting to the changing requirements of military missions. In an age of evolving technology, these pitfalls must be avoided by incorporating expected changes into the design of digital map systems. If they are made to accommodate a variety of cartographic data bases and allow for programmable manipulation of those bases, this new class of digital map sets can be reconfigured at the software level to meet the changing requirements of aircraft missions. This paper addresses current design concepts for such a map system on a Night Attack aircraft. The focus is on issues concerning the development and handling of existing map data products to meet current system requirements. This system, called the Digital Map Set (DMS), is being designed to accomplish the classical manipulations of Defense Mapping Agency Digital Land Mass System data. Additionally, aeronautical charts, aerial reconnaissance photos, flight plan data, and other two-dimensional bit mapped graphics also are accommodated. Mission requirements relating to the cartographic data bases shall be discussed along with ground support station and airborne system design issues.     

基于试飞数据的涡轴发动机性能建模技术

为了实现军用涡轴发动机在装机状态下的虚拟预测试飞，通过罚函数法求解超定非线性方程组的最小二乘解，并采用回归分析对部件特性耦合因子进行曲线拟合，优化基准稳态模型，构建了某型涡轴发动机稳态性能计算模型；在此基础上，应用发动机加减速试飞数据，综合考虑部件容腔效应、转动部件的转子动力学和高温部件的传热效应，开发了涡轴发动机部件级过渡态性能计算模型。采用该模型对包线范围内不同工况的发动机稳态和过渡态工作过程进行了仿真预测，结果表明：与真实装机试验结果相比，发动机各工作参数的稳态预测精度在4.2%以内，过渡态预测精度在9.2%以内，满足工程精度要求。该模型能够满足虚拟预测试飞的技术需求，对涡轴发动机的设计、试飞和使用具有重要作用。     

基于LMI活塞式发动机恒转速H_∞动态输出反馈控制

汽油发动机具有非线性、时变时滞等特点, 传统PID控制方法很难保证发动机整个工作范围内恒转速控制的稳定性及性能要求.采用基于LMI(linear matrix inequality)的输出反馈H∞控制算法, 来实现活塞式汽油发动机的恒转速控制, 使其在负载扰动、工况变化和可变时间延迟的情况下都能保持期望的参考转速.离线仿真结果表明, 所设计的控制器满足小型无人直升机对发动机控制的抗干扰性、跟踪性要求, 并具有一定鲁棒性.      

面向航空发动机推力控制的大气参数测量系统设计

为了实现多发飞机推力控制匹配要求,以及提升机载控制参数测量可靠性要求,设计了一套适用于多发飞机的机载环境大气参数测量系统。通过对发动机推力控制需求和适航相关要求的分析,确定了系统设计原则,利用飞机和发动机的有限硬件资源,提出了一种适用于多发飞机的多余度机载环境大气参数测量系统架构。针对不同来源的信号,分别设计了相应信号故障诊断算法、表决算法以及多源信号故障切换逻辑,保证系统在信号发生故障时可及时切换到健康余度。通过仿真和试验对测量系统在信号发生故障时的容错能力进行了验证,结果表明：系统余度设计合理,故障诊断和表决逻辑有效,环境大气参数测量的可靠性和安全性得到了提升;当信号发生故障时,可实现故障重构,且切换过程产生的推力变化小于3%。     

基于某型航牢发动机的综合控制系统试验平台设计

针对多数半物理仿真试验平台系统的结构简单、功能单一、无法模拟控制系统在发动机上真实工作的情况,设计了基于真实外部管路的控制系统综合半物理试验平台,对试验平台的重要环节进行了建模和仿真分析,并进行调试试验。测试结果表明:半物理仿真试验平台可满足控制系统综合试验的性能调试、功能验证和故障复现等要求,对某型航空发动机控制系统的研制具有重要指导意义。     

基于适航要求的飞机和发动机多余度信号表决设计

为保证机双发或4发在相同油门杆／操纵杆角度下的推力／功率一致,发动机控制系统可使用来自飞机的环境温度、 压力信号。适航要求当飞机信号发生错误时发动机推力变化不超过3%,因此发动机控制系统需要具备飞机信号容错能力。为满 足以上要求,以发动机传感器信号为基准,根据适航条件计算飞机各信号的加权系数,综合发动机传感器基准信号、飞机信号加权 系数及其优先级顺序,设计出飞发系统之间多余度信号加权平均综合表决算法。结果表明：利用该算法,在同时满足飞机多台发 动机推力一致性需求和适航要求的前提下,可选择出精度、可信度较高的信号,在信号选择状态发生变化时,能够保证发动机推力 平稳过渡。     

大功率船用柴油机起动性能试验研究

为了满足大功率船用柴油机的快速起动需求，针对船用柴油机的起动过程进行试验研究，总结了不同因素对船用柴油机起动性能的影响规律。试验结果表明：柴油机在起动初期，起动机退出时间应不早于共轨建压时间；喷油参数对起动性能的影响最大，占比超过48%，通过优化喷油参数可以大幅改善起动性能。对于大功率船用柴油机，采用低轨压、小油量起动，然后迅速切换至高轨压、大油量的喷油策略，可以使柴油机快速喷油并释放大量热量、有效缩短起动时间。     

基于复合推进系统动态模型-状态变量模型的航空发动机直接推力预测控制

直接推力控制可以有效改善推力控制的品质,针对航空发动机直接推力控制问题,进行了模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)研究。为了提升航空发动机推力控制的精度,提出了基于复合推进系统动态模型-状态变量模型(Compact Propulsion System Dynamic Model-State Variable Model-State Variable Model, CPSDM-SVM)的航空发动机直接推力预测控制方法。CPSDM实时估计出不可测参数（推力、喘振裕度等）的基准值,SVM则根据未来输入实时预测发动机未来响应。由于CPSDM将发动机分为进气道、核心机、喷管、喘振裕度、推力等进行建模,在兼顾精度的同时,提高机载模型的实时性。CPSDM-SVM作为MPC算法中的预测模型,具有较高的精度和实时性。仿真结果表明,在与基于分段线化模型的传统模型预测控制方法实时性基本相同的情况下,所提出方法控制效果有明显的提升,调节时间减小了1.17s。所提出方法稳态控制精度为0.08%,传统方法稳态精度为2.58%。因此,所提出方法在保证实时性的条件下,提升了控制精度和控制效果。