航空供氧系统高空性能参数数值仿真

根据航空供氧系统高空性能的工作原理,利用理论简化结构模型和气体动力学知识,建立了供氧系统部分高空性能参数的数学模型.在Matlab/Simulink系统仿真环境下,对高空部分性能参数进行了数值仿真计算,分析了高空性能中的充氧时间控制以及供氧面罩余压与拉力管内压力的比值特性和各种结构参数对面罩余压大小的影响.通过对仿真计算结果与试验结果的对比分析,表明所建立的数学模型是有效的,采用的仿真计算方法符合计算精度要求,对供氧系统高空性能的设计和改进工作具有一定的参考作用.     

基于Flowmaster的运输机供氧系统仿真

研究运输机供氧系统,建立相应的系统仿真模型,对整个管网系统中氧气的流动及分配进行仿真分析.系统由高压氧源、机组供氧点和座舱乘员供氧点3部分组成,各部分分别建模,然后集成系统;为了方便设计者针对不同的管路布置进行系统仿真分析,利用Flowmaster的外部元件模块开发出了氧气系统特有的元件,包括氧气调节器、减压器和快戴式氧气面罩;在某任务航程下利用此仿真模型对氧气系统进行了仿真计算,得到各气瓶耗氧量和各供氧点氧气流量的变化情况,验证了系统是否满足设计需求.     

飞行员迅速减压肺损伤仿真计算及应用

根据飞机座舱迅速减压导致飞行员肺损伤的机理,考虑了飞行员呼吸状态和呼吸道通畅程度等生理因素对迅速减压峰值的影响,建立了迅速减压肺损伤非刚性仿真模型,利用C++编程实现仿真计算和结果显示.分析了肺内压强变化趋势以及肺内减压峰值变化规律.运用实验数据及文献实例对此模型进行了验证.通过对不同减压条件下肺内减压峰值进行预测和分析,划分了不同迅速减压条件下减压峰值区域.基于此模型对3种典型的飞机(战斗机、轰炸机、客机)座舱迅速减压特点进行了分析.结果对飞行员及民航旅客的生命安全保障及防护装备的设计有参考价值.     

飞行环境综合因素对飞机供氧参数的影响

飞行环境综合因素对飞行员的影响，尤其是对飞行员氧气防护装备性能参数的作用未见报道。本文测试了低空大速度飞行试验条件下飞行紧张因素对飞行员呼吸系统的影响。结果表明，尽管飞行过载是飞行劳动中的重要生理负荷，但低空大速度飞行时飞行员的心理工作负荷是飞行中更重要的精神负荷，高度的精神负荷致使飞行员通气和瞬时需氧量明显增加，高达２５５Ｌ／ｍｉｎ，应当引起高度的重视。这对设计和计算飞机氧气呼吸装备的耗氧量，载     

直升机人机协同控制方法研究与飞行验证

人机协同系统可以充分发挥人类智慧的优越性和机器人作业的高精度与高效率，被广泛应用于决策指挥、工业控制和医疗手术等领域。飞行员驾驶飞行器时需要实时处理大量信息并给出精准操控，操纵负担大。基于典型单旋翼直升机的操控特点，设计一种直升机协同驾驶机器人系统，驾驶机器人连接直升机周期变距杆控制直升机的俯仰运动和滚转运动，飞行员通过总距杆和脚蹬控制直升机的航向运动和升降运动。协同驾驶机器人可以在不改装原有直升机的基础上实现一种新型的人机协同飞行控制，快速提升现有直升机的自动化水平和飞行员在应急情况下的生存能力。研究驾驶机器人控制系统模型，建立适用于直升机人机协同控制的飞行模拟平台，通过飞行员在环飞行仿真初步验证了人机协同控制方法的可行性。在飞行仿真验证的基础上研制了驾驶机器人样机，并将样机搭载在SVH-4直升机上完成飞行实验验证。     

一种改善飞行员抗荷服性能的新方法

在管式抗荷服的腹囊和两侧管囊间分别装上分压装置和泄压活门,将腹囊内的压力降至管囊内压力的40%左右.在管式抗荷服研制中采用这种新型的分压技术,克服了飞行员穿着时的腹部压痛问题,改善了其舒适性,提高了飞行员的正向过载防护能力.具有分压装置的新型抗荷服进行了10人次的离心机生理试验,在过载增长率3 G/s、最大试验过载9 G条件下,分压装置工作正常,装备抗荷效果达到了3.5 G.对60名歼击机飞行员调查表明,分压装置和泄压活门的大小、安装部位及其舒适性均可接受.该技术已用于其它新型管式抗荷服的设计中.      

分子筛供氧爆炸减压过程的数值模拟

 建立了爆炸减压时肺泡氧分压随时间变化的房室数学模型,对于分子筛供氧情况下爆炸减压过程进行了数值模拟,模拟结果和实测结果能够很好的符合.分析了飞行高度及供氧浓度对过程的影响.此模型为求解爆炸减压时肺泡氧分压降到临界值的时间提供了一种简单的方法,对高空飞行医务监督和应急供氧装备的设计有实际意义.     

混合机种飞行员人体测量结果及其工效学意义

为探讨混合机种飞行员的人体参数随年代、地区及机种变化的趋势及程度,测量了656名混合机种飞行员的5~13项人体参数,并将所测数据与70年代数据进行了对比,不同地区之间、不同机种之间的数据也进行了对照分析.结果表明:13项参数中有12项参数值与70年代有非常显著性差异(p<0.01);全国不同地区间身高无显著性差异(p>0.05),不同地区间体重多数无显著性差异(p>0.05);歼强击机飞行员与非歼强击机飞行员的体重有显著性差异(p<0.05).由此可知,飞行员的体形已发生显著性变化,飞行设备及个人防护救生装备的设计不应再完全依据70年代的人体数据;应开展新的飞行员人体参数数据库和人体模型的建立工作;飞行员应坚持科学的锻炼并控制饮食以保持体形;不同地区招收飞行员时,应对其身高等形体条件进行统一要求.     

基于InSAR任务性能要求的编队轨道构型设计

为使卫星在飞过特定经纬度地面上空时对应特定的空间基线形式,系统的其他参数常受制于诸多限制,只有编队构型可以进行更为自由的设计。以双星编队为例,研究了基于轨道摄动理论的编队飞行模型;分析了编队飞行InSAR卫星的轨道设计约束条件与设计目标;提出了四种轨道构型方案并对其测高性能进行比较;并分析了地球扁率摄动因素对编队构型及InSAR测高性能的影响。     

持续载荷飞行模拟器过失速机动过载模拟

对新型的持续载荷飞行模拟器(SGFS,Sustained G-load Flight Simulator)模拟过失速机动过载的方法进行了研究.针对过失速机动中飞机角运动剧烈的特点,推导了考虑飞机转动带来的附加过载的飞机飞行员过载计算公式.在SGFS过载模拟数学模型中应用此公式,以典型的过失速机动动作.Herbst机动为例,对机动时的飞行员过载进行了仿真研究.仿真中SGFS能够较精确地跟踪输入的飞行员三轴过载指令,最大误差小于0.2g.研究结果表明:过失速机动时飞机转动引起的附加过载不可忽略,同时也表明SGFS可较好地用于对过失速机动飞行员过载的模拟.     

垂直起降固定翼无人机串联混电系统优化设计

针对垂直起降固定翼无人机的动力需求特点，提出了一种专用于该类无人机的串联混电系统(S-HES)优化设计方法。首先，建立了旋翼、固定翼及转换模式下的垂直起降固定翼无人机的功率需求模型和基于串联混电系统功率传递路径的混电功率解算方程，给出了计及功率约束、能量约束及电池充电的电池质量解算方法，并在大量统计数据的基础上建立了其他混电部件质量解算方程。其次，使用威兰氏线法建立了考虑发动机工作点变化的燃油消耗模型。使用柯西变异粒子群算法基于各物理数学模型在飞行剖面内的各个飞行阶段展开混电控制参数优化，从而完成垂直起降固定翼无人机的顶层设计要求向串联混电系统最佳供电策略、设计功率及质量分配方案的转化。在城市货运和山区货运2种应用场景下对所提方法进行了验证。最后，分析了优化设计结果对于不同飞行阶段性能要求的敏感性。研究结果表明:所提方法可较好地捕捉垂直起降固定翼无人机任务剖面的调整及各飞行阶段的性能要求变化对串联混电系统优化设计结果的显著影响，对垂直起降固定翼无人机的各类应用场景均具有较好的适应性。      

X-ray imaging techniques— modulation collimator and coded mask

Imaging over the hard X-ray energy band may be achieved by masking the flux with proper obstacles. The imaging modulation collimator has been developed and has been applied thus far, e.g., to produce hard X-ray pictures of the solar flare and to construct the X-ray image of the Crab Nebula up to the angular resolution of ～ 10 arcsec. Variations of the concept such as the Fourier Transform Telescope are discussed. Virtue of the modulation collimator is that high angular resolution may be achieved with a relatively simple detector system and that a wide field of view may be accomodated. Among several proposed coded masks, the techniques of Hadamard transform are discussed in some details. The coded mask is provided with a better total transmission, but its angular resolution is limited due to presently limited spatial resolution of the detector. Developments of the technique of the position sensitive detector are awaited for further improvements of the resolution.     

单向纤维集束的树脂浸润影响因素

运用自行研制的浸润特性测试系统,研究了环氧树脂对单向纤维集束的浸润行为,分析了纤维体积含量、树脂温度、纤维种类及纤维表面浸润剂等因素对浸润的影响规律.研究表明,增加纤维体积含量、升高树脂温度、去除纤维表面浸润剂均可加快环氧树脂对纤维集束的平均浸润速率.研究结果对指导复合材料成型工艺的合理设计、开发浸润特性表征新方法具有重要的意义.      

航天器用新型聚酰亚胺薄膜性能研究

原子氧是低地球轨道环境中对航天器影响较为严重的因素之一. 为了提高聚酰亚胺薄膜抗原子氧侵蚀的性能, 依据结构与性能的关系, 设计合成了新型的聚酰亚胺薄膜. 采用这种新型聚酰亚胺薄膜制备了二次表面镜, 利用地面模拟设备对热控涂层进行原子氧暴露试验, 结果表明其具有优异的耐原子氧侵蚀性能. 此外, 真空elax-elax紫外、真空elax-elax质子、真空elax-elax电子辐照等空间环境模拟试验表明, 这种耐原子氧聚酰亚胺薄膜二次表面镜热控涂层具有良好的空间稳定性.      

The use of ionospheric tomography and elevation masks to reduce the overall error in single-frequency GPS timing applications

Signals from Global Positioning System (GPS) satellites at the horizon or at low elevations are often excluded from a GPS solution because they experience considerable ionospheric delays and multipath effects. Their exclusion can degrade the overall satellite geometry for the calculations, resulting in greater errors; an effect known as the Dilution of Precision (DOP). In contrast, signals from high elevation satellites experience less ionospheric delays and multipath effects. The aim is to find a balance in the choice of elevation mask, to reduce the propagation delays and multipath whilst maintaining good satellite geometry, and to use tomography to correct for the ionosphere and thus improve single-frequency GPS timing accuracy. GPS data, collected from a global network of dual-frequency GPS receivers, have been used to produce four GPS timing solutions, each with a different ionospheric compensation technique. One solution uses a 4D tomographic algorithm, Multi-Instrument Data Analysis System (MIDAS), to compensate for the ionospheric delay. Maps of ionospheric electron density are produced and used to correct the single-frequency pseudorange observations. This method is compared to a dual-frequency solution and two other single-frequency solutions: one does not include any ionospheric compensation and the other uses the broadcast Klobuchar model. Data from the solar maximum year 2002 and October 2003 have been investigated to display results when the ionospheric delays are large and variable. The study focuses on Europe and results are produced for the chosen test site, VILL (Villafranca, Spain). The effects of excluding all of the GPS satellites below various elevation masks, ranging from 5° to 40°, on timing solutions for fixed (static) and mobile (moving) situations are presented. The greatest timing accuracies when using the fixed GPS receiver technique are obtained by using a 40° mask, rather than a 5° mask. The mobile GPS timing solutions are most accurate when satellites at lower elevations continue to be included: using a mask between 10° and 20°. MIDAS offers the most accurate and least variable single-frequency timing solution and accuracies to within 10 ns are achieved for fixed GPS receiver situations. Future improvements are anticipated by combining both GPS and Galileo data towards computing a timing solution.     

压电智能结构和反馈控制的集成优化设计

针对挠性结构振动控制中智能材料的特性,综合考虑压电敏感器/致动器的位置、尺寸、质量及其对挠性结构刚度特性的影响和控制律,建立系统状态空间模型,提出一种新的优化配置的性能指标和集成优化设计方法。运用李雅普诺夫稳定性定理证明了闭环系统的全局渐近稳定性,性能指标的最小值可取为相应矩阵的迹而不依赖于系统的初始状态。采用遗传算法寻优,数值仿真结果表明,该设计方法能够快速的抑制系统的振动。     

卫星高度角对GPS单向时间传递性能的影响研究

GPS单向时间传递可用于完成本地时间频率参考的校准及向协调世界时的高精度溯源。然而,卫星高度角的变化对时间频率传递的性能会产生一定的影响。概述了GPS卫星单向时间传递的基本原理,分析了不同卫星高度角对时间频率传递性能产生影响的原因,给出了时间频率传递性能的评估方法。最后,通过实验测试GPS卫星高度角变化对时间频率传递性能的影响,给出了实验结果并进行了分析。实验结果表明,随着卫星截止高度角的增加,GPS单向时间频率传递的性能将会提高,但是可视卫星的数量会减少。工程应用中,如果对时间频率传递长期稳定性要求较高,可将截至高度角设为25°;如只对短期稳定性要求较高,可将截止高度角设为5°。     

编码孔径中红外光谱成像系统的光谱重构算法

针对一款基于双DMD的光谱维编码中波红外光谱成像系统的应用需求,在经典的Hadamard变换完备编码理论基础上,提出了一种具有最大信噪比增益的编码矩阵。结合基于双DMD的光谱维编码中波红外光谱成像系统的光路结构和工作原理,探讨了光谱维DMD所加载的编码模板的设计方法。建立了区块化光谱重构算法的数学模型,并进行了实验验证。实验结果表明,原理样机在具有良好的光谱成像能力的基础上,能够实现较高实时性的凝视成像,其在低光谱分辨率模式下光谱数据立方体帧频能够达到22.35帧/s,验证了区块化光谱重构算法的有效性。     

昼夜温度变化对燃油箱空余空间氧浓度的影响

燃油箱空余空间氧浓度变化规律的确定是惰化系统的设计基础,但影响燃油箱空余空间氧浓度因素很多,当前人们对于昼夜温度变化这一实际现象还缺少必要的分析计算。为此,以某型飞机中央翼燃油箱为研究对象,依据FAR25适航条款中昼夜温度变化的相关规定,建立理论仿真模型,利用实验数据对模型进行验证,探讨燃油箱空余空间氧浓度与昼夜温度变化之间的对应关系,并分析昼夜温度变化范围、载油率、初始氧浓度、溶解氧析出等因素对燃油箱空余空间氧浓度的影响,提出满足适航条款要求的夜间停机前燃油箱初始氧浓度限值。研究结果表明:昼夜温度的变化范围、载油率、初始氧浓度等因素对燃油箱空余空间氧浓度变化规律影响程度有所不同;停机前燃油箱初始氧浓度限值应该低于最低氧浓度限值0.5%~1%。研究成果将对惰化系统设计、燃油箱可燃性暴露时间计算具有较好的参考价值。