飞行仿真在民机地面和飞行测试中的应用

使用“飞行仿真测试系统”（FETS）能提供“在地面上飞行”的能力，提高地面和飞行试验的效率和有效性。飞行仿真是向多种综合系统提供动态数据，响应实际的飞行员输入。飞行仿真能够对以前只能在飞行中进行的综合系统的工作进行验证和研究。其应用包括硬件在回路中首飞前的动态试验、实际飞行方案的飞行前实施、系统改变后的回归测试、许多飞行功能的地面验证以及飞行中异常情况的解析。     

飞机全数字仿真系统的研究

叙述了飞行仿真技术的分类，包括数学仿真、含实物仿真和人在回路中的仿真。在总结飞行仿真研究经验的基础上，提出了一种适用于飞机设计、研究的“飞机全数字仿真系统”。主要介绍了这种全数字仿真系统的功能、硬件结构、软件组成以及研制这种仿真系统的关键技术，为工程模拟器的研制打下了良好的基础。     

水陆两栖飞机灭火飞行仿真系统构建与仿真

大型固定翼灭火飞机是应对森林火灾最有效的工具之一。首先针对中国缺少大型灭火飞机投水灭火飞行仿真系统的现状，基于水陆两栖灭火飞机投水灭火任务流程，对投汲水灭火仿真任务子系统、灭火飞机投汲水灭火仿真场景构建、投水数据处理与灭火效能评估方法进行了研究，设计和构建了一种水陆两栖飞机灭火飞行仿真系统，实现了大型灭火飞机投水灭火任务全流程飞行仿真。其次通过使用K-S检验方法对仿真飞行投水数据与真实飞行试验投水数据进行统计学检验，证实了本仿真系统具有较高的仿真真实度。最后还研究了在灭火飞行仿真中投水速度和投水高度对投水覆盖面积、投水均匀度和投水有效利用率3个灭火效能参数的影响，为灭火飞机指挥员进行投水方案的制订提供了支撑。本文成果对于提高灭火飞机飞行员培训效率，节省培训费用，节约灭火飞机飞行试验费用，缩短飞行试验的时间，加快中国森林航空消防力量建设具有参考意义。     

自修复飞控系统仿真平台研制

采用ＳＩＭＵＬＩＮＫ这种可视化、模块化和一体化的动态系统仿真软件，并与ＭＡＴＬＡＢ软件工具箱相结合，开发出自修复飞控系统仿真平台，解决了飞机的气动参数随飞行状态变化的问题，实现了飞机的全面运动仿真。该系统可根据自修复飞控系统的需要，进行飞机故障的加载，以及对故障进行检测、隔离和估计，然后完成飞行重构，具备完整的自修复飞控系统仿真功能。     

战术飞行实时轨迹优化系统设计

介绍了在所开发的“战术飞行轨迹优化系统”中采用的轨迹优化方法－启发式搜索算法的改进方案。为了加快搜索速度，建立了专家系统，介绍了专家系统的规则。为了验证方法的有效性，建立了基于局域网的地面实时仿真系统，详细介绍了专家系统的设计。仿真计算结果表明，所开发的飞行轨迹优化系统是可行的。     

飞行仿真中的飞控系统建模研究

描述六自由度数字仿真系统中飞控系统建模的有关问题，建立了飞控系统传感器模型、执行机构模型、飞行控制委模型，根据试验数据用系统辨识方法建立了机械操纵系统模型，并对所建立的模型进行了试算。试算结果表明，所建立的系统模型是较真实的，可用于六自由度数字仿真系统。     

基于解耦控制的飞机飞行的控制方法仿真研究

深入地研究了基于状态空间法的解耦控制理论，并用此理论对飞机的纵向和横航向的某一飞行状态进行了仿真，得出了既可解耦也可以改善系统响应性能的控制方法。仿真中应用局部解耦的方法构造满足解耦控制条件的多变量系统，局部解耦控制有利于解耦控制方法在飞行控制系统中的应用。     

基于全量运动微分方程的飞机飞行系统仿真

飞行系统仿真是飞行模拟器仿真的重要组成部分.飞行系统数学模型中的运动方程模型可以分为小扰动模型和全量运动微分方程模型.由于小扰动模型不能模拟飞机的全部运动状态,所以研究基于全量运动微分方程模型的飞行系统仿真是必要的.介绍了飞机气动力/力矩计算公式和飞机全量运动微分方程以及在飞行系统仿真中飞机气动力/力矩计算和全量运动微分方程解算所要用到的主要算法公式.针对飞机全量微分方程的解算,较详细介绍了一种改进的变步长Runge-Kutta方法并应用该方法进行了飞机定直平飞无操纵小扰动情况下的仿真.结果表明,该数值方法运行稳定,精度也能达到要求.     

油箱惰化空气预处理系统优化仿真分析

基于AMESim仿真平台搭建了油箱惰化空气预处理系统性能仿真模型,建立了飞机飞行状态参数模型,通过改变换热器换热效率、涡轮流量等参数对系统进行动态优化仿真分析,得到了适用于全飞行剖面的性能模型,保证空气预处理系统在飞机起飞、爬升、巡航、下降等所有飞行阶段,出口温度能够控制在75℃±5℃温度范围内.基于仿真模型,对控制模...     

先进飞机非线性H∞控制系统设计研究

应用无DGKF简化条件的非线性H∞控制器设计方法，为某型飞机设计了非线性H∞飞行控制系统。为验证设计的有效性，在大迎角和两种飞行条件下，将非线性H∞飞行控制系统与线性H∞飞行控制系统的性能进行了对比闭环仿真研究，结果表明，非线性H∞控制可使飞机的性能得到极大提高，且可保证飞控系统具有很强的鲁棒性。     

地球同步轨道薄膜太阳帆的姿态轨道控制方法

薄膜太阳帆（FSS）是集推进、发电和姿轨控功能于一体化的超大型挠性太阳帆式航天器，通过调整薄膜反射率产生可变推力和力矩，实现其姿态和轨道运动控制。结合薄膜太阳帆在地球同步轨道运行时的受力特性进行了轨道漂移分析。通过建立薄膜太阳帆动力学模型及受力模型，提出了调整帆面角度轨道修正方法以及基于薄膜光压力矩角动量卸载的长期在轨对日定向面内双轴动量轮稳定控制方法。通过系统仿真验证表明所提的轨道修正和对日定向控制方法是合理有效的，可使薄膜太阳帆长期在定点位置维持对日定向。     

介质层中频率选择表面散射特性分析

利用等效电路法分析了一种夹于介质层中的频率选择表面的散射特性。这种频率选择表面是由具有低通高阻选频特性的栅格方回路振子阵列构成。数值计算结果表明,介质夹层频率选择表面结构具有较好的反射和透射谐振频率可调性,并且其频率响应特性随入射波入射角的变化较缓慢。利用这种结构,可以制作低雷达散射截面天线的滤波反射面。     

低速全模颤振试验悬挂支撑系统

为适应日益增多的低速风洞全模颤振试验的需要,发展颤振试验技术,在气动中心低速所3．2m 风洞建立了一套通用的悬挂支撑系统。该悬挂系统分为垂直和水平两部分,水平悬挂系统由水平钢索装置和张紧机构组成。系统可提供模型沉浮、俯仰、横侧向、偏航和滚转5个方向的自由度;可单独改变模型某一方向的自由度而不影响其它方向的自由度;可确保模型上下、左右、前后位置都处于试验段正中心;可方便地调整模型的迎角和滚转角。对采用该悬挂系统的颤振模型,文中提供了技术要求和参数选择方法。采用同一颤振模型在3．2m 风洞与TsAGI的T-103风洞进行了对比试验,得到的颤振临界速度、频率基本一致,证明该套悬挂系统设计合理,可以应用于低速全模颤振试验。     

基于FSS 技术的天线罩电性能设计影响因素研究

对FSS天线罩电性能所涉及的透波、隐身技术指标的基本问题进行了研究分析,提出了FSS天线罩对单元结构、介质加载、谐振频率、带宽、栅瓣等影响因素的设计方法,得出了FSS天线罩电性能设计应选择合理的单元结构、减小单元尺寸并紧凑周期排列以及选择合理的天线罩结构。     

复杂曲面FSS加工系统研究

为了解决大型复杂曲面FSS(FrequencySelectiveSurface)加工中的关键技术,研究并开发了5自由度机器人数字化加工系统。与传统的5轴联动加工方法相比,提出的分区加工和浮动电主轴模糊定位相结合的快速加工方法大大提高了系统的加工效率。利用建立的数字化加工系统加工了复杂曲面FSS雷达罩试件和平板FSS试件。对比测试了不同加工工艺条件下平板FSS的频率传输响应特性,验证了该加工系统的有效性。     

频率选择表面机载雷达天线的研究

研究了降低机载雷达天线散射截面的频率选择表面(FSS)极化扭转板。根据Floquet定理利用模式电压概念建立矢量模式,对二维周期阵列的频率选择表面进行理论分析和计算。设计并加工了一种降低机载雷达天线散射载面的频率选择表面极化扭转板结构。计算和实验表明:频率选择表面的极化扭转板在雷达天线工作通带内保持与原极化扭转板的性能不变,而在工作通带外具有降低雷达散射载面的效果。降低雷达散射截面7～10dB。     

柔性空间结构选频二阶保结构平衡降阶

利用传统的一阶选频内平衡降阶方法进行降阶时,不但破坏了原二阶系统动力学结构,而且降阶过程中的选频Gramian矩阵的求解计算量大、数值稳定性差.利用解耦模态坐标的二阶柔性空间结构(FSS)方程的特殊性,给出了可控和可观Gramian矩阵的选频闭合解析解.为了将FSS动力学模型在指定频段进行降阶并保留原系统的二阶动力学结...     

Compact wideband FSS-absorber-based low-RCS reflectarray antenna

This paper presents a method to realize compact broadband low-RCS Reflect Array(RA) antenna based on a Frequency Selective Surface(FSS) absorber and a reflective metasurface.Such an FSS absorber consists of a resistance-loaded lossy layer and an FSS layer, which is utilized to reach an absorption-transmission response. The bottom reflective metasurface works as a phase array, reshaping the quasi-sphere wave from the feeding antenna into the quasi-plane wave. As a demonstration, the low-RCS RA an...     

机载雷达罩FSS阵图加工的三维实体仿真

采用VC和OPENGL实现了雷达罩FSS阵图的加工仿真环境。建立了刀具扫描体模型和雷达罩的 全Z-Buffer模型,利用实体间的减运算实现了FSS阵图加工过程中的三维实体图形仿真。     

单边膨胀喷管内流动分离非定常特性

结合聚焦纹影和动态压力测量技术,对基于特征线法设计的单边膨胀喷管(SERN)不同落压比(NPR)条件下喷管内流场结构和壁面压力进行了试验测量,通过壁面压力时域和频域综合分析获得了喷管内流动分离非定常特性。结果表明:过膨胀状态下单边膨胀喷管内流场结构具有明显的非对称特征,喷管上壁面流动分离模态为受限激波分离(RSS),而下壁面流动分离模态为自由激波分离(FSS);相比于FSS模态,RSS模态下出口附近壁面压力振荡更剧烈。喷管上、下壁面压力标准差峰值均在分离点附近,且概率密度函数分布向一侧偏斜或出现双峰现象。RSS模态下,激波运动呈明显低频特性;FSS模态下,激波非定常特性不仅受回旋区压力扰动的影响,且受分离剪切层的影响。