FL—2风洞外挂物可控轨迹实验技术研究

本文在比较了各种外挂物试验技术的优、缺点后，介绍了FL-2风洞外挂物可控轨迹实验系统的设计特点。     

外挂物发射／投放轨迹的计算预测

外挂物发射／投放技术在如今对航空界的发展起着非常重要的作用，能准确预测外挂物与母机分离后的运动轨迹，无论对母机的安全还是对打击目标的准确度都有着重大的意义。本文分两部分：第一部分主要介绍使用龙格—库塔法解外挂物运动的六自由度方程，预测外挂物离开母机后的飞行轨迹，并将之应用到我院的CTS试验当中；第二部分使用MGFPI软件预测外挂物投放后的运动轨迹，以便在CTS试验过程中对试验起到指导改进的作用。     

捕获轨迹法在××无人机投放试验中的应用

介绍一种投放外挂物脱离母机状态的风洞测力试验和飞行轨迹分析融于一体的“捕获轨迹”方法。该方法能较精确地获得外挂物在复杂干扰流场中所受的空气动力和力矩，实时地提供离机后的轨迹和姿态，预测了无人机和母机之间飞行是否相容的问题。全尺寸的飞机投放试验表明，“捕获轨迹”技术是一种精确预测外挂物分离特性的方法，解决了大展弦比无人机安全离机的关键问题。     

借助气动力特性计算和外挂物分离分析研究飞行试验事故

外挂物分离委员会研究的方法已用于对包括从飞机上发射改进的假目标的飞行试验事故的研究，气动力特性计算已用于评定飞机对原始和改进的外挂物的影响，以确定了飞行试验事故的原因，用假目控制系统模型和六自由度外挂分离轨迹的代码及该流场的模型一起再现试验事故，然后对导致可接受分离特性的假目标的变化进行分析检查。     

飞机发射及投放外挂物过程的数值模拟系统——China-SSP(2)

我国自行研制的飞机纵向飞行外挂物发射及投放过程的数值模拟系统主要由3个独立的子系统和总控程序组成,各个子系统在总控程序的控制下协调地反复加载运行。各个子系统之间的数据通过数据文件传输。此外,还配有前、后置处理功能,可提供数据、曲线、屏幕动态显示等。AERA子系统采用面元法计算飞机的气动特性及外挂物所在处的非均匀流场。AERS子系统采用面元法与工程估算相结合计算非均匀流场中外挂物的气动特性。FLIM子系统计算外挂物分离前的平衡条件及飞机和外挂物的轨迹、姿态(包括它们之间的相对轨迹和姿态),并进行安全性判断。整个…     

外挂物投放技术的数值模拟

应用Icemcfd和Cart3d软件对飞机投放外挂物的流场进行了数值模拟：对欧拉方程用有限体积法进行离散，运用自动及人工干预网格细化、多重网格技术的加速收敛、自动位置和网格更新的六自由度投掷分析，得到外挂物的分离轨迹。计算结果与AEDC的试验结果作对比，两者吻合较好。     

基于双闭环速度控制的捕获轨迹系统

中国现有高速风洞捕获轨迹（CTS）试验采用闭环形式的位置控制方式,外挂物模型处于间歇式运动模式,导致试验效率较低和可能出现“假碰撞”。鉴于此,提出了一种双闭环速度控制策略,通过建立外挂物模型的气动力/力矩误差控制环,动态产生最优速度变换尺度,在试验过程中始终以外挂物模型运动速度为控制目标,实现了CTS试验速度控制方式。地面仿真和风洞试验结果表明：双闭环速度控制策略原理正确,获得的轨迹与位置控制方式具有较好的一致性,而且克服了可能出现的“假碰撞”现象,试验时间缩短一半,数据重复性好,获得的轨迹数据信息大幅增加。证明该双闭环速度控制策略具有广阔的应用前景。     

1.2m高速风洞CTS装置新控制系统及其应用研究

为了满足当前目益增多的外挂物捕获轨迹试验的需要，急需提高1.2m高速风洞CTS装置原控制系统的可靠性和稳定性。采用以工控机为核心，以5650伺服控制器和PDC伺服驱动单元为主要模块的控制系统，代替了原来以单板机为核心的控制系统，并已成功地应用到多项型号分离轨迹试验中，风洞试验表明，新的控制系统有其突出的特点，其稳定性，可靠性，位置控制能力和试验效率均有较大的提高。     

用非结构动网格方法模拟有相对运动的多体绕流

发展了用于模拟有相对运动的多体非定常绕流，并计算由流场决定的外弹道的数值方法。该方法采用非结构动网格，显式NND有限体 格式，求解非定常Euler方程，并耦合了刚体动力学方程，作为例证，计算了俯仰振动的NACA0012翼型绕流，计算结果与实验及文献结果吻合，最后，整个策略用于计算二维机翼－外挂物分离流场，并确定了外挂物下落轨迹。     

基于动态嵌套网格的飞行器外挂物投放的数值模拟

运用Euler方程和六自由度动力学方程数值模拟了外挂物投放的气动特性与运行姿态和轨迹。为了模拟外挂物从飞行器分离后的绕流特性和相对运动，采用了动态嵌套网格技术，并发展了一种洞边界建立和外边点的插值单元搜寻蛇行法，提高了计算效率。通过算例，证明了本文方法的有效性和合理性。     

捕获轨迹系统并联机构地面标定方法

捕获轨迹系统（CTS）是一种先进的预测外挂物投放轨迹的试验系统，普遍采用六自由度（6-DoF）串联机构作为其运动机构，串联机构因惯性力大和关节累积误差大使其定位精准度不足。相比串联机构，并联机构具有惯性力小和关节误差不累积等优点。采用6-PTRT并联机构作为CTS试验系统的六自由度运动机构，在空间受限的风洞环境中对CTS并联机构进行地面标定：提出动平台位姿的测量和计算方法，建立包含直线驱动平台安装夹角修正的标定模型，并基于非线性最小二乘法辨识结构参数。辨识后CTS并联机构的位移定位准度优于0.1 mm，姿态定位准度优于0.05°，最后以CTS并联机构和常规攻角机构进行8#标模的对比风洞试验。风洞试验结果表明，CTS并联机构的风载定位准度满足测力试验精准度要求。     

飞机外挂物投放安全性的参数影响分析

研究了飞机在不同飞行高度、速度和姿态下,不同外挂物质量对投放安全性的影响。采用CFD方法计算外挂物所受气动力,通过六自由度刚体动力学方程计算外挂物的投放轨迹和姿态变化。准定常方法在计算外挂物下落轨迹的每个步长内,认为外挂物和载机都处在定常流场中,载机在投放过程中保持原有运动状态。通过算例给出了典型外挂物在不同速度、高度、姿态下投放的运动轨迹,分析了对安全投放有重要影响的因素,提出了减少外挂物投放风险的建议。     

飞机外挂物发射／投放运动的数值仿真方法

外挂物发射／投放分离安全性问题属于飞机／外挂物相容性问题中飞行力学部分的一个主要方面，数值仿真是解决这一问题的重要手段。其原理是先建立起飞机／外挂物的空间六自由度动力学和运动学模型后，再建立两者的相对运动学关系式和安全分离判据，依照判据就可进行安全性判断，最后，结合示例介绍了这种方法在工程实践中的应用。     

新型战斗机外挂物悬挂系统的设计

对战斗机外挂物悬挂系统的以下几个方面进行了述评，如：增加的飞行和阻力，雷达横截面积，飞机往返飞行时间，可达性，滑行操纵性等。因而，要考虑液压弹射系统，防御武器系统和副油箱装置以及导轨选择方面的确定标准或弹射式发射装置。对未来外挂物悬挂系统的状况介绍如下，即外挂物识别，弹射系统的简化，对弹射系统的部件的重新配置以及对处于相同系统的炸弹和导弹的悬挂的通用悬挂架和弹射系统的重新配置。     

洛克希德·马丁试验新的飞行安全性能

最近,该公司用F-16试飞了自动地面防撞回避系统(AGCAS).试验验证了在全部F-16飞行包线下的系统性能,验证了外挂物载重、大的不对称载荷以及高山和其他地形条件下的系统工作情况.据称,AGCAS系统可防止95%的可控飞行     

载机投放外挂物低速风洞模拟技术

本文介绍在低速风洞中进行载机投放外挂风洞试验模拟原理,模型设计,试验方法和结果处理,并讨论载机行飞高度,飞行速度和飞行姿态角诸参数对外挂物安全投放及其下落轨迹的影响。     

基于舵面控制的外挂物分离仿真方法研究

基于舵面控制的外挂物分离仿真是一个典型的多学科耦合问题,需要对其气动性能、飞行性能和控制性能综合进行分析。本文主要围绕数值仿真中计算流体力学（CFD）和控制方程与刚体动力学（RBD）方程的耦合求解、高效嵌套网格技术、耦合飞行控制系统（FCS）的气动/运动/控制的多学科耦合仿真的三个关键技术进行研究。针对以上技术难点,发展了一套基于舵面控制的外挂物分离仿真方法。仿真结果表明,通过舵面控制,有效改善了外挂物在分离过程中的姿态变化剧烈的现象,提升了分离安全性与分离品质;发展的基于舵面控制的外挂物分离仿真方法能够处理复杂运动边界的非定常问题,检验飞行控制律,具有一定的工程价值。     

飞机外挂物投放风洞与飞行相关性研究思路探讨

从飞机外挂物投放风洞试验现状出发,综合分析动力相似法、捕获轨迹法和网格法3种方法的不同特点及其影响真实模拟的因素,探讨飞机外挂物投放与飞行相关性修正体系研究思路,为飞机外挂物投放设计研究提供参考。     

高速风洞品字形低阻弹外挂测力试验研究

在ＦＬ－２４风洞中，采用８台天平分别对母机，六枚“品”字形低阻弹及其外挂组合本同时进行了外挂测力试验，结果表明，各外挂物受机翼下洗流影响，其法向力，俯仰力矩特性与其单个外挂物在自由流中呈现的特性大不相同，翼下挂低阻弹及其挂架受侧洗流影响较大，零侧滑角时产季了横向气动特性，处于机翼复杂流场下的外挂物，除滚转力矩量值不大外侧向力和偏航力矩量值分别与法向力和俯仰力矩量值相当。     

实用计算机流体力学在外挂物分离方面的应用—状态报告

文章叙述了实用计算流体力学在外挂物分离方面的应用。内容包括：1．评估轨迹所使用的计算流体力学和轨迹综合方法；2．生成计算网格的方法和所需资源；3．评估挂架载荷和在计算的轨迹上的外挂物的位置和姿态、以及离机距离与时间的关系；4．评估计算流体动力学过程所使用的参数，包括收敛速率、人工－小时和网格生成所需时间、所使用的计算机资源和对复制结果所需的人员技能。