多学科优化中基于实例推理的气动近似模型

为提高飞机多学科优化效率,对气动近似计算模型进行了改进。在比值修正模型所构造的气动近似模型的基础上,引入了基于实例的推理技术对其加以改进。通过采用与飞机气动特性相关的参数作为实例属性,建立了飞机方案实例,并改进了实例检索公式,最后通过复用与当前方案最相似实例的修正因子改进了优化中的气动近似模型。以常规布局民用飞机概念设计为例,采用改进的气动近似模型进行了多学科优化研究。结果表明,对于具有大量设计变量的飞机方案优化问题,采用改进的气动近似模型能够有效提高计算精度与优化效率。     

飞机操纵装置优化布局

针对我国开展的大飞机开发与研制,对飞机操纵装置优化布局开展了三个方面的研究与探讨。1）采用计算机图形学和人机工效评价软件JACK对座舱布局特别是操纵装置布局进行工效分析,从手的作业舒适域和腰椎受力分析探讨了操纵装置布局的合理性;2）提出了人体简易力学模型对腰椎受力进行了计算;3）采用人体运动仿真给出了适于操纵装置布局的手的作业舒适域。     

终端区容量评估中飞机流产生的优化算法

给出终端区容量的定义;结合终端区管制飞机多而复杂的特点,研究了一种终端区容量评估模型,并对该评估模型中较为关键的飞机流产生进行算法优化,进而提高容量评估的准确性;对优化算法产生的数据进行分析以验证该算法的优越性。     

基于改进涡格法的飞翼布局飞机稳定性导数计算

由于没有垂直安定面,无尾飞翼布局飞机航向安定性通常接近中立或略微为负,造成了其横航向稳定性与常规布局飞机具有很大区别。因此无尾飞翼布局飞机在概念设计阶段,必须在进行气动性能优化的同时,计算获得较为准确的气动导数数据以对飞机横航向稳定性进行分析,这对气动计算软件计算精度和效率提出了很高的要求。本文在现有涡格法计算软件的基础上,提出了改进算法。以一概念飞翼布局飞机为算例进行计算,结果与风洞实验结果的对比证明:飞机具有侧滑角的情况下,改进算法比原算法计算精度有明显提高。     

基于虚拟仿真的民机驾驶舱人机工效评价技术研究

对民机驾驶舱人机工效进行分析、评价并加以优化,可以使机组人员更加安全、舒适、高效地完成飞行任务。本文利用驾驶舱三维数字模型,研究了基于虚拟仿真的驾驶舱人机工效评价技术。首先,建立了参数化的飞行员人体模型,构建了人体姿态库;其次,将其集成到DELMIA软件虚拟环境中,开发了驾驶舱人机工效虚拟评价原型试验系统;最后结合实例证明了该系统的有效性。     

基于分级优化的飞机翼面结构布局综合技术研究

为了探讨飞机翼面结构主要纵横骨架的最佳布局问题．并提供符合工程实际的、用于概念设计阶段的飞机结构设计方法,本文采用分级优化与集成的策略,该策略分为三个层次。第一个层次为拓扑优化,并由此确定纵向骨架的个数与位置的最优布局;第二个层次为尺寸优化,它用来确定翼面的中间参数;第三个层次为稳定性准则优化,它确定横向骨架的个数与位置的最优布局。在分级优化的三个层次中,拓扑优化是独立的,尺寸优化与稳定性准则优化是相互耦合的。以国外某飞机机翼为例,结果表明本文提出分级优化的思路与所采用的集成方法是可行的,并且具有很好的数值效果。作者认为：它对从事飞机结构设计的人员有一定的指导性和参考价值,值得在飞机设计部门推广应用。最后,总结给出五点结论供参考。     

驾驶舱自动化与人的因素

航空器驾驶舱自动化在提高飞行效率和改善飞行安全方面做出了贡献.然而,它也带来了一系列的飞行事故.本文主要对自动化与飞行安全的关系进行了讨论.首先分析了驾驶舱自动化系统在使用过程中存在的潜在问题,并分析了飞行员与自动化分别扮演何种角色以及在此条件下的飞行员的自动化意识,然后对自动化设计、人机界面、正确对待自动化以及加强飞行员培训等方面提出了建议,以确保交互式系统的安全性、功能性、高效性和可用性,以此来提高飞行安全.     

C919先进驾驶舱

<正>C919驾驶舱采用全玻璃化布局,拥有5块高清液晶显示屏,操作系统主要包括侧杆和油门台等,这种构型的操纵系统已得到民航飞机近30年的实际使用经验,具有极高可靠性与成熟度。C919的航电系统供应商为昂际航电,未来根据实际试飞情况,航电系统还将不断进行升级与完善。图为C919 101架机驾驶舱,机务正在一次滑行试验后对系统进行操作调试。     

人因工程学在飞机驾驶舱空间布局设计中的应用

回顾了当前驾驶舱设计中人因工程学的研究进展,重点探讨了人因工程学研究方法在飞机驾驶舱空间布局设计中的具体应用,总结了设计中需要遵循的原则,并对驾驶舱设计进一步的研究提出了若干建议。     

飞机尾旋三维测量试验的改进方法

飞机尾旋试验是研究飞机进入尾旋特征以及提出如何改出尾旋的方法.传统测量飞机尾旋运动姿态的实验自动化程度低、人工操作复杂费时,因此针对这些问题开发了一套基于特征点测量的改进方法.主要是基于机器视觉的三维测量原理,能动态测量飞机模型的三维特征点并计算出模型的各个姿态角度.在标记检测时采用了新的标记检测方法,提高了标记布局及图像识别的灵活度;姿态角的计算是根据坐标系转换而得到的.根据改进方法研制的系统操作简单、整个测量过程只需30min左右;并且数据有效率控制在90%以上;姿态角的精度控制在±1°以内.该系统在中国空气动力研究与发展中心立式风洞中的飞机自由尾旋实验中得到了很好的应用.     

基于可重构柔性工装的机身框定位/支撑布局优化

可重构柔性工装使用柔性定位器实现装配件的定位/支撑,具有可重构和柔性的特点。使用可重构柔性工装进行机身立式装配时,存在的柔性形变产生柔性定位误差,影响装配精度。本文着眼于提高装配精度,针对立式装配中可重构柔性工装的柔性定位误差的控制策略展开研究。首先,根据工装的结构特点与定位/支撑原理,分析误差流,追溯误差来源。其次,通过优化框件的定位/支撑布局减小柔性定位误差的影响。考虑到优化中装配件的工艺特征产生的约束条件,针对定位/支撑点的可行设计域建立约束数学模型,设计修补算法和改进的优化算法。最后,使用MATLAB运行优化算法并调用基于APDL语言开发的参数化模型进行仿真计算,完成定位/支撑布局的约束优化。优化结果表明,得到的最优布局可以提高装配精度,改进的优化算法具备有效性,通过优化定位/支撑布局控制定位误差的策略具备可行性。     

飞机概念设计中的外形参数化模型的研究

在现代CAD造型技术的支持下．飞机外形的参数化模型可以成为飞机概念设计中总体布局、方案比较、外形设计和总体参数优化设计的重要工具。本文结合NURBS的造型功能和解析函数曲线易于控制的特点，采用外形的控制方程和实体的具体表示各自独立的方法。在ACIS几何造型平台上建立了一套飞机外形的参数化设计模型。本文研究的参数化模型可以把原来飞机外形复杂的画图过程转化为飞机外形的自动化设计过程，从而提高飞机外形设计的可设计性和可计算性。在文中还深入研究了飞机外形的参数化模型在飞机概念设计中的作用和意义。分析了模型在飞机概念设计过程中的数据传递过程，说明本文研究的参数化模型可以进一步促进飞机概念设计中多学科优化设计方法的应用。     

基于机型航线优化的多目标规划

为了降低航空公司机队的飞行成本，提高飞机的座位利用率，研究机队各机型与航线优化匹配问题。考虑了旅客溢出带来的潜在支出成本，在满 足航班覆盖、旅客需求、机队寿命、航班连续等约束条件下，建立了多目标0~1整数规划模型，并采用基于隶属度的多目标模糊决策法对模型进行求解计算。通过实例验证分析表明：建立的多目标机队优化匹配模型实用可行，既降低了机队的飞行成本，又提高了各条航线上 机型的座位利用率。     

考虑驾驶员反应特性的倾转旋翼机单发失效轨迹优化

为了能在倾转旋翼机单发失效轨迹优化的研究中考虑到驾驶员的反应特性,建立相应的增广飞行动力学模型并进行计算分析。首先,以倾转旋翼机基本纵向刚体飞行动力学模型为基础,建立旋翼拉力系数、旋翼后倒角与操纵杆量之间的关系,并引入延迟环节、惯性环节和操纵速率限制来模拟驾驶员的反应特性,形成适用于倾转旋翼机单发失效轨迹数值优化研究的增广飞行动力学模型。然后,采用直接转换法将轨迹优化对应的最优控制问题转化为非线性规划问题进行求解。最后,以XV-15倾转旋翼机为样机,计算短距起飞单发失效后的最优着陆过程,并与相关文献结果进行对比。对比结果表明:考虑驾驶员的反应特性后,优化得到的状态量、需用功率、拉力系数和旋翼后倒角变化更加柔和,着陆时间和距离有所延长,操纵杆量变化更加合理。除此之外,随着驾驶员感知延迟时间增加,最优着陆过程所需时间会增加,且着陆时触地速度也会增大,但操纵量变化趋势基本一致。考虑驾驶员反应特性的倾转旋翼机单发失效轨迹优化可以为驾驶员实施安全着陆提供更加有用的依据。     

飞机座舱显示界面编码方式

针对飞机座舱信息显示界面设计中存在的问题,建立了用于模拟飞行信息的仿真界面模型.以正确反应率和反应时间来评价和分析被试在不同脑力负荷和编码方式下对目标的辨识情况,为信息显示界面设计的适人性提供科学依据.实验结果表明:脑力负荷大小不影响颜色编码方式,而影响文字编码方式;采用中文和英文进行编码差异不显著,颜色编码差异显著;不同颜色的中、英文信息辨识情况相同,红色和黄色宜作为需准确辨识信息的编码,淡绿和黄色宜作为需要快速辨识信息的编码.蓝色不适于作为颜色编码方式.     

飞机座舱综合告警系统

本文介绍了某型飞机研制中极为薄弱的座舱综合告警系统的技术和实现问题,系统采用了合理的新型告警形式(语音告警),这样,从视觉、听觉等方面综合考虑,以改善飞行员的视、听环境。采用MCS-51单片机为中央信息处理器,使系统的可靠性得到了提高。     

利用几何遗传方法优化前缘翼根延伸的外形以增强飞行器升力系数和机动性

为了提高所选定飞行器模型的机动性,采用了一种标准遗传算法设计前缘翼根延伸(LEX).同时使用一种由三维低阶板方法结合DATCOM方法半经验公式的改进方法预测复杂外形飞行器(机身 机翼 尾翼)的空气动力载荷和最大升力系数.结果表明,在前缘翼根存在的情况下,升力系数在马赫数为0.4～0.8时提升了20.5%～15.3%,在马赫数为1.2时提升了6.8%,在马赫数为0.2～0.95之间升力系数最大值提升了9.5%～15%.在1～5 km的高度亚音速飞行时,其回转率得到了6.6%～8.0%的提升.