虚拟座舱环境头颈部sEMG采集相关肌肉研究

针对虚拟座舱环境下飞行员头部运动实时准确检测问题,在对头部运动特性进行分析的基础上,系统性地总结了人体头颈部sEMG信号采集的相关研究文献。针对头部突然旋转和俯仰运动,通过实验验证已有的sEMG信号采集方法,确定了利用sEMG信号进行头部运动检测时所需要研究的肌肉及准确的肌肉位置标识以及电极放置方法。     

大迎角下俯仰振荡对细长体气动特性的影响

通过对头部无扰动和有扰动的两个细长体模型进行数值计算,分析了各个流场中涡系结构和气动力变化历程,并对比两者之间的差别.发现在高频率小振幅的俯仰振荡作用下,头部无扰动和有扰动的细长体的流场随时间的发展慢慢由非对称转变为对称.相对于头部有扰动的细长体,在第一个振荡周期内非定常俯仰运动对头部无扰动的细长体作用更明显.     

头盔伺服系统的主动柔顺控制

 对头盔伺服系统(HMDPM)主动柔顺控制策略的主要内容——轨迹规划和控制方法进行了研究。首先,采用基于力反馈和滑动杆动力学模型的头部运动预测法进行轨迹规划,该方法利用并联机构(PM)分支杆长与运动平台位姿间的映射关系,通过力反馈信息和6-3UPS并联机构滑动杆动力学模型对头部运动进行预测,为头盔伺服系统的位置控制提供期望轨迹;然后,基于头盔伺服系统的动力学模型对系统的惯性项和非线性项进行了计算,设计了惯性项和非线性项补偿控制器,在进行头部运动跟踪的同时,实现了头盔显示器与头部间接触力的控制;最后,采用SimMechanics模块建立了HMDPM—人交互模型,并进行了相关验证实验。仿真结果表明,基于力反馈和滑动副滑动杆动力学模型的头部运动预测法能实时地、较为准确地预测出头部运动位置;基于动力学模型的惯性和非线性项补偿控制器不仅可以较为准确地跟踪头部运动,而且还能有效地减小头盔显示器与头部间的接触力,降低执行机构的刚度、减少系统摩擦力等非线性因素对使用者的干扰。     

基于微惯性技术的人体头部运动姿态测量

头盔瞄准镜等智能军事装备使用人体头部姿态信息作为机载武器站、光电云台等随动执行器的高精度控制输入,因缺少有效的人体头部运动特性数据,其控制优化受到了限制.研究使用微惯性技术实现了高精度人体头部运动信息采集,并设计了运动特性实验对人体头部运动规律进行具体表征,实际测得了多个运动特征:人体头部极限速度约600(°)/s、0(°)/s～600(°)/s的加速时间约100ms、极限摆动频率约1.5Hz等.这些运动数据可作为军事装备中随动执行器机电特性设计的重要参考依据,为智能军事装备进一步优化创造了空间.     

双侧进气突扩燃烧室冷态两相流场的LDV实验研究

本文用二维 L DV研究了两种双侧进气突扩燃烧室中三维冷态两相流场。结果表明 ,这两种燃烧室可在头部产生较强的气相及颗粒相逆流运动 ,且有一种结构还可使头部气相及颗粒有旋流运动。本研究还表明两相间有速度滑移 ,气相及颗粒相均有较高的湍流强度。这些特征都有利于点火 ,火焰稳定及强化燃烧。     

中心分级燃烧室头部冷态流场特性实验研究

为了深入研究中心分级燃烧室的流场特性,采用PIV方法对其头部冷态流场开展了实验研究,重点分析了中心分级燃烧室头部流场的结构特征以及主燃级旋流数对头部流场的影响。实验结果表明：中心分级燃烧室头部典型流场结构形成一个较大的中心主回流区、较小的端部回流区及角回流区,主、预燃级气流的相互耦合过程分为独立射流、气流掺混和气流合并三个阶段。主燃级旋流数对头部流场结构影响较大,随主燃级旋流数增大,主、预燃级气流耦合作用减弱,回流区分布形态发生较大变化,新的流场结构特征为中心主回流区范围明显收缩,端部回流区向下游延伸,在主、预燃级之间剪切层形成较长回流区。针对该中心分级燃烧室头部,主、预燃级气流由耦合流动变为解耦流动的临界主燃级旋流数为0.8~1.0。     

燃烧室头部结构对点火灭火边界的影响

对燃烧室头部的不同结构组合进行了试验研究。找出了一级涡流器、二级涡流器、头部套筒、喷嘴类型等与燃烧室点火、灭火边界的关系；得出了采用A型一、二级涡流器和套筒、两级涡流器反向及直射式喷嘴组合时有较好的贫油点火、灭火边界与较宽的点火-灭火范围的结论。     

基于头部运动要求的六自由度头盔伺服系统尺寸优化设计及其方法

以头部运动特性为设计要求,对六自由度头盔伺服系统的尺寸优化设计及其方法进行了研究.通过实验数据分析,总结了飞行学员训练过程中头部的运动特性.将运动特性分为两类——必备指标和可选指标,并以此为设计性能要求,定义了头盔伺服系统各运动特性指标的目标函数,并结合非线性最小二乘法的原理,建立了优化问题的数学模型.提出了一种基于C...     

头部和后体对钝头体侧向力的影响

钝头体大迎角飞行时会出现随机的非对称流动现象,引起不确定的较大侧向力,进而使其偏离运行轨道。通过在钝头体头部施加人工扰动块可以固定其大迎角下的非对称流场结构,得到确定的侧向力,以利于改善钝头体的大迎角飞行特性及机动性。本文讨论了在头部人工扰动块主控流场结构的基础上,模型后体对侧向力影响的存在性问题,在迎角为50°、雷诺数为1.54×105的条件下,利用实验对周向角为90°和270°、子午角为10°的扰动位置的球形扰动主控下的侧向力影响因素进行了研究。发现钝头体大迎角下的非对称流动结构在头部主控的基础上,后体对非对称流动的影响不会消失,且其为影响头部扰动主控作用的重要因素。尽管模型后体的影响不会改变钝头体头部对于流场结构的主控地位,但会影响头部扰动控制的精准程度。所以在通过钝头体头部施加扰动进而得到确定的侧向力的同时,还需要减小模型后体对流场的影响,对其结构和加工质量进行优化,以更好地通过人工扰动主控流场结构。     

燃烧室火焰筒头部性能对比试验

根据前期某型发动机燃烧室头部降低冒烟数性能试验结果,火焰筒头部结构存在高温烧蚀变形痕迹,为保证该结构工 作可靠性和使用寿命,将原型燃烧室火焰筒头部传统的孔板+挡溅板的冷却结构改进为带有一定角度的收敛双锥形冷却结构,并 在单管燃烧试验器、扇形燃烧室试验件上采用连续气源、模拟参数进行了性能对比试验,录取了改进前后2种头部的点熄火边界、 燃烧效率及头部壁温。结果表明：在同工况下,改进后的火焰筒头部着火余气系数更大,点火边界更宽;贫油熄火边界相当;燃烧 效率基本相当,均大于0.99,符合性能要求;改进后火焰筒头部壁温较原型的有较大降低,温度分布更均匀。     

关于桶滚动态特点的分析

桶滚是近代空战中重要的战术机动动作之一,飞行员能否熟练掌握桶滚的操纵方法,是取得空战胜利和保障飞行安全的基础。针对飞行训练中,桶滚操纵动作不易准确掌握,后段易出现偏差等特点。从桶滚的运动方程入手,根据其战术意义及飞机机动性能特点,分析与研究桶滚的动态特点及其影响因素,总结出桶滚的运动特点及操作规律。最终,为飞行员正确掌握桶滚的操纵方法,提高飞行员对飞机空中状态变化的掌控和识别能力,提升技战术水平,有效地保障飞行安全提供可靠的理论依据。     

民用飞机情景识别系统试飞研究

由于平视显示器(HUD)、视景增强系统(EVS)以及合成视景系统(SVS)优秀的情景显示能力,HUD与EVS、SVS结合使用将显著提高飞行机组情景识别以及态势感知能力。同时,HUD与自动着陆系统结合使用可降低着陆和起飞时的最低天气标准。随着机组情景识别能力的提高,必须提出高效的试飞方法来验证情景识别系统的适航符合性,在分析EVS、SVS与HUD结合使用的基础上,提出综合的优化的民用飞机机组情景识别系统试飞方法以及基于任务的符合性判据。     

复杂结冰环境下飞机鲁棒飞行安全包线分析

结冰是威胁飞行安全的重要环境因素,研究复杂结冰环境下飞机的飞行安全包线对于飞行安全边界保护,确保飞机飞行安全具有重要意义。以RCAM为研究对象,利用时间尺度分离原则将飞机解耦成两个子系统,建立了考虑飞机横向运动的纵向运动模型和复杂结冰环境下鲁棒气动导数模型。基于可达集最优控制理论,以反向可达集作为飞机复杂结冰环境下的飞行安全包线,利用可达性分析研究结冰及横向滚转运动对飞行安全包线的影响,在此基础上,进一步分析考虑不同结冰程度下结冰位置、冰型及分布等不确定性结冰情况时飞机的鲁棒飞行安全包线。仿真结果表明,随着结冰程度增加,飞行安全包线不断收缩,当考虑结冰不确定性因素时,轻度结冰条件下的鲁棒飞行安全包线较重度结冰条件下收缩更为严重。因此,即使飞机只是遭遇轻度结冰,但当存在不确定性因素时,飞行风险仍然较大,飞行员应该保持警惕。研究结果可为飞机在复杂结冰环境下的边界保护提供支撑和参考。     

自适应飞机驾驶员最优控制模型研究及应用

针对驾驶员最优控制模型(OCM)无法反映飞行员在未知环境下渐进适应过程这一缺点,采用自适应状态估计理论对OCM进行改进,建立了基于自适应状态估计的驾驶员最优控制模型(MOCM-AE),给出了算法流程。通过对比飞行试验数据和未知扰动下的着舰应用,对模型进行了评估。通过人机闭环仿真进行了飞行试验再现,得到了人机闭环频域曲线。对比结果表明,与OCM相比MOCM-AE的频域特性曲线与试验更为吻合。在着舰应用中,引入低空紊流作为未知扰动进行着舰仿真,结果表明OCM强烈依赖于先验经验,而MOCM-AE无论是否具有先验经验,无论是否存在未知扰动,均能取得良好着舰效果。在未知扰动和舰尾流影响下,MOCM-AE比传统OCM着舰精度提高59%,着舰点分布范围缩小29%,这体现了飞行员对未知环境的适应能力。     

基于人工神经网络的驾驶员操纵行为模型

驾驶员操纵行为受到自身、外界环境和被控对象等多方面的影响,因此驾驶员模型具有非线性的特征。神经网络模型克服了拟线性模型不能反映驾驶员非线性操纵的问题。为了获得建立模型的数据,利用地面模拟器使飞行员对一系列指令进行精确跟踪。获得的指令、飞机状态和驾驶员输入信息等参数即可作为神经网络模型的训练样本。神经网络驾驶员模型的训练和测试结果表明,该建模方法是合理、准确的,可以应用于人机闭环系统中驾驶员操纵的研究。     

基于人的因素的平行航路碰撞风险模型

航路飞行过程中管制员与飞行员是影响安全的主要因素。分析管制员和飞行员操作可靠性的影响因素,运用模糊综合评价方法量化管制员和飞行员飞行操作中的可靠性,并利用概率知识建立基于管制员和飞行员的可靠性平行航路碰撞风险模型,通过实例计算表明,该模型能很好地对平行航路碰撞风险进行评估,验证了模型的可行性、有效性。     

突风对着陆飞机下滑飞行的安全性影响

突风会引起飞机过载和飞行状态的改变,威胁飞机飞行安全。在飞机六自由度运动学方程的基础上,根据下滑飞行中驾驶员操纵行为的特点建立了飞机驾驶员的数学模型,并考虑突风的影响,建立了“驾驶员-飞机-突风”闭环飞机的数学仿真模型。通过引入飞机飞行安全性的量化评估理论以及表征方法,并根据飞机的飞行状态对飞机的安全性进行量化分析。选取某型飞机着陆下滑过程中进入突风风场的飞行状态进行仿真研究,结果表明风会改变飞机的气动角和空速,导致飞机的过载及飞行轨迹发生变化,尤其在飞机飞行高度较低时,风扰引起的大 但目前的研究主要集中在以阵风减缓设计为目的的 迎角姿态和飞机飞行轨迹变化将威胁飞机的飞行安全。     

持续载荷飞行模拟器过载模拟新原理

 先进战斗机空战机动时产生的持续性高过载会严重危及其飞行安全。为了能够在地面开展高过载的飞行员飞行训练,需要对新型持续载荷飞行模拟器(SGFS)持续性过载模拟的新原理进行研究。首先分析了SGFS过载模拟的新机理,系统地推导了相关的计算公式,在此基础上建立了SGFS过载模拟的数学模型。为了考察SGFS对单轴及多轴过载的模拟能力,分别对梯形过载指令及飞机全滚机动时的飞行员3轴过载进行了数值仿真,并研究了过载模拟时SGFS的运动规律。仿真结果验证了所建立的SGFS数学模型的正确性,同时表明SGFS可对实际飞行时的飞行员3轴持续性过载进行精确地模拟。     

Reducing lag in virtual displays using multiple model adaptiveestimation

A multiple model adaptive predictor is applied to a virtual environment flight simulator to remove the effect of computational and scene-rendering delay time. Angular orientation of the user's head is predicted a period of time into the future, so that the scene can be rendered appropriately by the time the user actually looks in that direction. Single nonadaptive predictors cannot adequately cover the dynamic range of head motion. By using three dissimilar models of head motion upon which to base the individual elemental filters within the multiple model adaptive estimator (MMAE) algorithm, an MMAE is designed which outperforms the nonadaptive Kalman predictor proposed by Liang (1991)