导弹武器系统的动态可靠性增长研究

介绍了采用一种动态建模方法研究导弹武器系统的可靠性增长问题.通过求解各阶段的可靠性特征量,利用回归模型分析其可靠性增长过程,这种方式适用于多阶段、不同环境下的试验情形.     

基于Gompertz模型的液体火箭发动机可靠性增长分析

运用Gompertz模型和线性回归方法对液体火箭发动机批次试验中的可靠性增长因子进行分析,对新产品的可靠性分布函数进行预测。结合产品的少量现场试验数据,利用Bayes方法对系统的可靠性增长试验结果进行分析。文中首先给出了可靠性增长因子分析的模型,然后运用历次阶段试验中的可靠性增长数据建立动态参数的递推估计模型,在此基础上,运用随机变量函数的分布,给出各阶段可靠性增长试验中可靠性参数的Bayes估计。最后给出实例进行说明。      

飞机机载设备可靠性增长摸底试验技术

某型飞机是首次较系统地开展可靠性设计的型号,从方案论证阶段开始至详细设计阶段,总师系统开展了一系列可靠性设计和管理工作。随着型号研制工作从设计转入试制,可靠性工作的重点则从设计控制转向研制产品的可靠性增长控制。其间,可靠性增长摸底试验技术对促进研制产品可靠性增长产生了明显的效果。可靠性增长摸底试验技术是根据可靠性增长的理论,利用可靠性试验的方法,结合国内机载电子产品可靠性状况和型号研制特点而提出的。其目的是利用较短的试验时间,将新研机载设备S型件的部分设计、工艺薄弱环节和缺陷暴露出来,在装机上天前采取有效的改正措施,以期定型试飞中少出故障,促进研制试飞顺利进行,并使设备的可靠性得到初步增长。     

可靠性增长技术及其应用

说明可靠性增长技术包括可靠性分析技术、可靠性试验技术和可靠性管理技术；介绍了在产品寿命周期的早期和后期阶段所实施的不同可靠性增长技术；进行可靠性增长工作应制定可靠性增长大纲，确定可靠性研制／增长试验产品，全面开展可靠性增长工作并重视对有关人员的培训工作。     

发射场地面设施设备可靠性设计分析方法探讨

阐述了发射场地面设施设备可靠性系统工程体系的主研究内容、主内容及分析的指标、用途;探讨了在方案论证、研制设计、试验生产等过程中推广应用可靠性设计、分析、试验验证方法的基本思路,提出了在不同阶段开展可靠性工作的主内容、求及所达到的工作目标,以及所需的技术保障措施等,对于促进可靠性技术在发射场设施设备研制建设中的应用具有参考意义。     

提高飞机发动机耐久性和可靠性的途径

飞机发动机耐久性和可靠性问题的特征之一是具有综合性和多重性。为提高飞机发动机的耐久性和可靠性,降低成本和降低故障率,应在设计阶段和加工制造阶段保证其固有耐久性和可靠性;通过大量的零部件试验、地面整机试验以及飞行试验来验证其耐久性和可靠性;在使用及维护过程中,保持其固有耐久性和可靠性。     

试飞阶段可靠性评估方法及试验方案设计

提出将基于2参数威布尔分布的小子样零故障寿命试验方法用于航空发动机等高可靠性航空武器装备设计定型试飞阶段平均故障间隔时间评估以及可靠性专项试飞/地面试验设计,通过计算给出可靠性评估及试验设计系数用表;同时采用Matlab对航空发动机历史试验数据进行拟合,得到对应的形状参数;在此基础上,以某航空发动机为例对该方法工程应用的适用性和有效性进行验证。结果表明:该方法具有较强的工程应用性,可用于解决试飞阶段航空发动机等高可靠性产品可靠性评估及试验设计问题。     

多阶段含延缓纠正可靠性增长的MS-NHPP模型及其Bayes分析

针对复杂航空机电系统的多阶段含延缓纠正可靠性增长试验,提出了多阶段非齐次泊松过程(MS-NHPP)模型及其Bayes分析方法。该模型将多个阶段试验看做多个非齐次泊松过程(NHPP),它们具有相同的时间起点和不同的强度函数参数,并满足序化约束关系。对该模型采用Bayes方法进行分析,以Dirichlet分布作为验前分布,并在验后计算中采用基于Metropolis-Hastings准则的马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法获得各阶段可靠性参数的验后期望、方差与置信限。实例分析表明,该方法可以有效融合多阶段可靠性增长试验数据以及专家经验和历史信息,尤其适用于小样本情况,参数估计值满足序化约束关系,可靠性增长评估结果更为可信。     

AMSAA模型在试飞阶段可靠性增长评估中的应用

探讨了当试飞阶段产品的试验数据不规则时,如何对数据中的异常点进行识别,并考虑如何对包含异常点的不规则试验数据进行评估。以某航空装备为例,识别出试飞阶段不规则试验数据的异常点,并采用改进的AMSAA模型对其在试飞阶段的可靠性增长情况进行评估,获得了较为准确的可靠性增长定量评估结果。     

机载电子产品加速试验研究进展

舰载机机载产品在服役过程中故障率高,故障机理复杂,制约了舰载机作战效能发挥,而传统设计生产阶段的可靠性鉴定试验方法,不能有效推断产品在服役环境下的真实可靠性水平。加速试验是解决高可靠性、小样本产品可靠性评估和验证问题的有效方法,具有低成本、短周期等特征。系统分析了加速试验方法在机载电子产品全寿命周期中的应用现状,包括电子产品加速试验的基本模型、存在问题和发展趋势,从而为有效开展机载电子产品的加速试验提供借鉴。     

Electromechanical flight actuators for advanced flight vehicles

The aircraft flight quantities and success of the mission depend to a great extent upon the actuator performance, and flight actuators must be designed to achieve the specified criteria. Electromechanical flight actuators driven by electric motors have begun to displace hydraulic technology in advanced flight vehicles. In aerospace application, permanent-magnet stepper motors are perfectly suited due to their efficiency and reliability, low volume-, weight-, and size-to-torque ratios, high power and torque densities, low cost and maintenance, simplicity and ruggedness, etc. Conventional open-loop stepper motor servos do not ensure the required accuracy and dynamic performance. An innovative method in motion control of advanced electromechanical flight actuators is developed, and nonlinear controllers are designed. The specified tracking accuracy, desired stability margins, microstepping capabilities, and disturbance attenuation are ensured by the robust nonlinear controllers synthesized. Analytical, numerical, and experimental results are documented to study the performance of flight actuators directly driven by stepper motors and to demonstrate the efficiency of control algorithms     

基于模型拼接技术的四旋翼无人机全飞行包线建模

四旋翼无人机在军事和民用领域都有广泛的应用前景。然而，四旋翼无人机具有机载传感器准确性低与可靠性差、不同飞行条件下动力学模型差异大等特点。本文以四旋翼无人机为研究对象，系统地开展了飞行路径重构、频率域系统辨识、全飞行包线建模的相关研究工作。针对机载低成本传感器存在显著常值偏差与量测噪声统计学特性未知的缺点，采用基于EKF的飞行路径重构技术对在飞行试验中无人机的机体空速进行重构；针对不同飞行速度下四旋翼无人机动力学模型差异大的特点，采用频域法辨识得到不同飞行条件下的本体动力学模型；针对四旋翼无人机大跨域的高精度控制需求，利用模型拼接技术，系统性地提出了全飞行包线建模方案，经过验证，所提出模型拼接技术是准确可靠的。     

临近空间飞行器推进系统预冷器关键技术

临近空间由于其在现代战争中的重要战略意义已成为各国航空航天领域的研究重点,高超声速飞行器更是国家临近空间军事实力的一个重要标志。由于吸气式高超声速飞行器具有较高的飞行高度与马赫数,预冷技术已成为高超声速飞行器推进系统中的一项关键技术,而高性能预冷器设计是预冷技术的一个重要研究方向,预冷器的可靠性与流动传热特性是预冷系统的重要影响参数,对于紧凑、高效、高可靠性先进预冷器的研究具有十分重要的意义。基于目前公开的临近空间高超声速飞行器的主要动力形式及其对预冷技术的刚性需求,对预冷器设计中的关键技术与发展方向做了详细的阐述。     

变后掠变展长翼身组合体系统设计与特性分析

为了探索可变形飞行器气动、结构和控制关键技术,在可变后掠角及展长的翼身组合体风洞试验模型系统设计与特性分析方面开展了研究。系统设计包括总体方案设计、近似理论分析与计算流体力学(CFD)数值模拟、结构与控制技术集成;特性分析包括结构特性、控制特性、定常与非定常气动特性的测试及其分析。结果表明:大尺度变形能显著改变飞行器的升力、阻力和升阻比等气动特性,进而使可变形飞行器能适应多种环境和任务,因而在全飞行周期中比传统固定外形飞行器具有更优的性能。     

组合导航技术在可重复使用运载器再入段的应用研究

结合国内外可重复使用运载器的发展现状及各导航方法的特点,根据飞行器再入飞行段动力学方程,建立再入段飞行轨道并提出适用于再入飞行其各段的导航方法。对再入飞行中的末端能量管理段进行全面研究,设计并进行INS和INS/SAR导航滤波计算机仿真,并对仿真结果进行了误差分析。     

用于飞行模拟器的发动机闭环实时模型的研究

 介绍一种用于飞行模拟器的双轴涡喷发动机实时模型。该模型采用状态变量法建立 ,简介了建模原理、软件结构及仿真结果 ,表明该模型在全飞行包线内具有较高的精度和实时性 ,无论其稳态性能还是动态响应都能较好的地反映真实发动机在飞行状态中的物理特性     

高速再入飞行试验再入条件优化设计

飞行器返回再入时将经历极高的气动热环境,因此深空探测返回飞行器,尤其是载人飞船需要通过实际飞行试验验证相关性能,为降低成本和研制风险,通常采用大再入角和相对第二宇宙速度较低的再入速度进行飞行试验。为获得能实现高热流密度验证的最小能量再入任务方案,采用优化设计手段对飞行试验的再入角和速度以及倾侧角控制进行设计,经仿真分析表明,优化结果可达到飞行试验要求的热流密度,并可将再入速度需求降低约2．1 km／s。     

易产生MSD结构的耐久性/损伤容限综合分析方法

为了同时满足飞机结构寿命和安全性的要求,提出一种耐久性/损伤容限综合分析方法,用以同时对多部位损伤（MSD）结构进行耐久性和损伤容限分析。耐久性分析时采用概率断裂力学方法结合串联可靠性模型,给出给定可靠度要求下的经济维修寿命估计;损伤容限分析中通过抽样模拟结果拟合参数得到剩余寿命的概率分布函数,进而通过寿命干涉模型得到不同裂纹扩展寿命下的结构可靠度。结合工程实例并与现有方法进行对比分析,结果表明：该方法是合理的、有效的;实现了寿命分析和可靠度分析的有机结合,可用于对飞机MSD结构的综合设计和分析。     

超/高超声速飞行器动态稳定性导数极快速预测方法

飞行器设计早期阶段需要预测大量工况下的动导数。本文发展了一种面向超/高超声速飞行器的动导数极快速预测方法：首先基于当地流活塞理论，将飞行器进行小幅非定常运动所受到的气动力分为受自由来流引起的无附加扰动项以及受物面变形或运动引起的附加扰动项；通过当地表面斜度法、激波后等熵关系求解物面当地流动参数，进而结合非定常运动规律求出飞行器所受非定常气动力；再采用待定系数法对非定常气动力进行提取、辨识，最终得到超/高超声速飞行器动导数。该方法克服了传统方法对CFD流场参数的依赖和耦合，具有极高的计算效率；同时典型算例验证表明，该方法在超声速、高超声速工况下都能够很好预测动导数变化趋势。将该方法应用于复杂外形飞行器动导数预测，并讨论了与CFD方法的误差来源。本文方法可作为高速飞行器总体设计阶段布局选型的工具。     

应用保护映射理论的高超声速飞行器自适应控制律设计

针对高超声速飞行器包线范围广、参数变化大的控制需求,应用保护映射理论提出一种高超声速飞行器的自适应控制律设计方法。首先建立整个飞行包线内的线性变参数(LPV)模型,在参数变化边界点设计一个初始的控制结构和参数,然后基于保护映射理论分析初始控制结构使闭环系统稳定的参数范围,通过迭代自动获取整个包线内满足性能指标的控制参数,进而通过多项式拟合设计出高超声速飞行器自适应控制律。所提出的方法能够根据初始控制结构自动寻找一系列满足性能要求的控制器参数,并确定这些控制参数满足闭环系统稳定的设计范围。仿真结果表明,所设计的自适应控制律能够确保高超声速飞行器大包线的设计要求,实现闭环系统的鲁棒稳定。