国内外抗荷装备的研究进展

随着高性能战斗机的不断发展,高持续+Gz加速度的防护问题显得更加重要。为提高飞行员的抗过载能力,各国学者在抗荷装备方面进行了大量研究工作,并取得了很大进展。国外的研究进展1.抗荷服囊式抗荷服出现在40年代初。美空军二战时广泛使用的是在其基础上改进的五囊式抗荷     

抗荷阀-抗荷服系统动态模型结构研究

 通过理论分析和系统辨识方法研究了 4种不同型式抗荷阀—抗荷服系统的动态响应特性 ,分别建立了机械式、混合式和电磁式抗荷阀—抗荷服系统的动态模型 ,并说明了三者模型结构之间的内在联系。     

抗荷阀-抗荷服系统的动态响应模型

抗荷阀 -抗荷服系统的动态特性是决定其抗荷效果的关键指标。本文在理论分析和系统辨识研究的基础上提出采用 4极点、1零点、1延迟的线性模型作为机械式抗荷阀 -囊式抗荷服系统的动态特性模型,该模型的理论输出与实验数据符合甚好。给出了模型的一般型式,同时分析了气源压力、阀门安装角、抗荷服容积等系统结构参数对模型的影响。     

囊式代偿抗荷服的热负荷分析及对策

本世纪70年代末至80年代初,航空生理学家实验证明,采用代偿服施加对抗压力,协调面罩内余压加压呼吸与抗荷服联合作用时,可以显著提高飞行员的g耐力.从此开始,在高空飞行中代偿服便与抗荷服合在一起使用,称为代偿抗荷服.目前,我国航空医学和航空工程专家们对研制和发展囊式代偿抗荷服的必要性已取得了共识,或许可以说,这就是我国飞行员高空防护救生装备的发展方向.的确,囊式与现行侧管式代偿抗荷眼相比较,具有呼吸省力、发挥作用快、减轻呼吸疲劳、抗g性能好等优点.但是采用囊式代偿抗荷服,必然要增大体表覆盖面积,不仅使人体活动受限制,而且将显著增加     

谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展寿命

本文根据过载迟滞效应中产生推迟延缓的机理,得出了计算推迟延缓参数的公式。提出了对拉伸过载和拉-压过载作用下的裂纹扩展计算模型。用本模型可以计算复杂谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展寿命。本文计算了几种材料在不同加载条件下的迟滞效应。计算了飞机机翼加劲板和飞机起落架旋转臂在复杂谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展寿命。计算结果与实验结果相当符合。     

从苏-27一体化防护服看抗高过载措施

本世纪70年代中期，随着第三代高性能战斗机的问世，飞行员遭遇到了9g以上的高过载。因此，航空工程师和航空生理学家共同研制了大面积覆盖的囊式代偿抗荷服。有代表性的是美国海军的先进战术生保系统（ATLSS）；美国空军的“空战优势系统”；英国、德国和意大利等国空军的覆盖胸部及全下身（从肚脐到脚趾）的囊式代偿抗荷服Z瑞典空军的躯干和下身全覆盖囊式代偿抗荷服；俄罗斯空军的BKK—15K大面积覆盖的囊式代偿抗荷服等。上述大面积覆盖的囊式代偿抗荷服，热阻值很大，蒸发散热效能很低，严重的热应激在30分钟左右就可达到人的耐受限…     

飞行员个体降温系统应用面临的问题

经证实,采用大面积覆盖体表的囊式代偿抗荷服,可以防护9g的加速度过载对飞行员的不良影响。但是,飞行员穿着这种服装,即使不穿防化服和抗浸服,热负荷也很大。在热环境中,当人体代谢产热为160瓦～200瓦时,按照生理学要求,为了发挥飞行员的正常工作能力,应该控制中心体温不超过38℃,这就必须在飞行员着装完毕至完成飞行任务的全过程中,不停地使用个体降温系统。否则,严重的热应激将会危及飞行安全。     

新型防护救生系统试飞技术研究

详细介绍了未来战斗机防护救生系统的发展方向及国内外先进防护救生系统的工作原理，分析了新一代战斗机可能出现的过载及过载增长率，以及由此引起的人体生理反应。着重论述了机载分子筛制氧系统的试飞方法及评估技术，高过载引起的人体生理反应，以及如何从人体生理反应评价加压供氧和飞行员抗G动作与抗荷系统的综合防护效果。     

航空电子

英公布新的欧洲战斗机飞行员抗荷服这套由英国防评审与研究局（ＤＥＲＡ）研制的抗荷服与其他生命支援系统一起，可以保证机组成员在１８０００米高空、过载达９ｇ的情况下的正常工作。在１２０００米以上，机组就可在其氧气面罩内吸到加压氧气，这可以减少由于缺氧带来的危险，以及由此产生的肺部扩张对人体的伤害。欧洲战斗机的飞行服在其胸部周围包含有若干充气气囊，它们将在给氧气面罩充氧气的同时充气，以防止肺部扩张。正如其他抗荷服一样，其裤子也包含有气囊。他们还正在开发加有小气囊的靴子，以进一步降低过载带来的影响。与之配…     

航空航天通风服的发展历程

我国新型高性能战斗机的生保系统将采用囊式代偿抗荷服,而且将以大面积覆盖体表对抗高过载,这将使飞行员个人防护装备的热负荷问题更加突出。因此,研制与囊式代偿抗荷服配套使用的通风服就成为我国航空医学和航空工程部门共同的攻关课题。     

Modeling novel methodologies for unmanned aerial systems–Applications to the UAS-S4 Ehecatl and the UAS-S45 Bálaam

The rising demand for Unmanned Aerial Systems(UASs) to perform tasks in hostile environments has emphasized the need for their simulation models for the preliminary evaluations of their missions. The efficiency of the UAS model is directly related to its capacity to estimate its flight dynamics with minimum computational resources. The literature describes several techniques to estimate accurate aircraft flight dynamics. Most of them are based on system identification. This paper presents an alternative methodology to obtain complete model of the S4 and S45 unmanned aerial systems. The UAS-S4 and the UAS-S45 models were divided into four sub-models, each corresponding to a specific discipline: aerodynamics, propulsion, mass and inertia, and actuator. The‘‘aerodynamic" sub-model was built using the Fderivatives in-house code, which is an improvement of the classical DATCOM procedure. The ‘‘propulsion" sub-model was obtained by coupling a two-stroke engine model based on the ideal Otto cycle and a Blade Element Theory(BET) analysis of the propeller. The ‘‘mass and the inertia" sub-model was designed utilizing the Raymer and DATCOM methodologies. A sub-model of an actuator using servomotor characteristics was employed to complete the model. The total model was then checked by validation of each submodel with numerical and experimental data. The results indicate that the obtained model was accurate and could be used to design a flight simulator.     

高超声速飞行器多层次结构强度分析方法

针对高超声速飞行器结构应力损伤问题,采用有限元子模型法对高超声速飞行器结构强度进行分析研究。有限元分析依据模型复杂情况分为3个层次进行:第1层次采用较为稀疏的网格,获得二级子模型边界上各点的位移和力分布;第2层次将二级子模型网格划分细密,并用Fastener单元模拟群钉连接结构,获得较为准确的应力计算结果及钉载分配;第3层次选取钉载最大的部位建立三级子模型,引入渐进损伤子程序对危险部位进行损伤分析。文中采用ABAQUS子模型法,结合Fastener单元及UMAT(User-defined Material Mechanical Behavior)对高超声速飞行器结构强度由整体到局部进行了有限元分析,解决了常规有限元分析法网格多、计算困难等难题。     

Coupled Lagrangian impingement spray model for doublet impinging injectors under liquid rocket engine operating conditions

To predict the effect of the liquid rocket engine combustion chamber conditions on the impingement spray, the conventional uncoupled spray model for impinging injectors is extended by considering the coupling of the jet impingement process and the ambient gas field. The new coupled model consists of the plain-orifice sub-model, the jet-jet impingement sub-model and the droplet collision sub-model. The parameters of the child droplet are determined with the jet-jet impingement sub-model using correlations about the liquid jet parameters and the chamber conditions.The overall model is benchmarked under various impingement angles, jet momentum and offcenter ratios. Agreement with the published experimental data validates the ability of the model to predict the key spray characteristics, such as the mass flux and mixture ratio distributions in quiescent air. Besides, impinging sprays under changing ambient pressure and non-uniform gas flow are investigated to explore the effect of liquid rocket engine chamber conditions. First, a transient impingement spray during engine start-up phase is simulated with prescribed pressure profile. The minimum average droplet diameter is achieved when the orifices work in cavitation state, and is about 30% smaller than the steady single phase state. Second, the effect of non-uniform gas flow produces off-center impingement and the rotated spray fan by 38°. The proposed model suggests more reasonable impingement spray characteristics than the uncoupled one and can be used as the first step in the complex simulation of coupling impingement spray and combustion in liquid rocket engines.     

阻拦索断裂对螺旋桨舰载机着舰安全影响数值分析

喷气动力舰载机着舰拦阻滑跑，如阻拦索断裂，其逃逸复飞的概率极小。螺旋桨动力舰载机零升阻力大，推重比小，其安全复飞的能力值得研究。本文基于建立的螺旋桨舰载机逃逸复飞仿真模型（含阻拦索工作模型、发动机动力响应模型、升降舵操纵模型与气动力的动力影响修正模型），数值模拟了E-2C舰载预警机着舰阻拦索断裂情况下，其逃逸复飞的过程。仿真计算显示对象飞机在不同气动力、离舰速度与舵面操纵逻辑状态下，其纵向动力学方程中敏感参数与航迹下沉量的动态变化，结合视频数据分析其复飞成功的原因。研究表明：动力对螺旋桨舰载机俯仰力矩与升力特性的影响是其逃逸复飞成功的关键。动力影响使对象飞机的俯仰力矩曲线上移0.15，8°迎角下纵向静稳定性减小85%，升力线斜率增大29.7%、最大升力系数增大39%。这显著改善了螺旋桨飞机逃逸复飞状态下俯仰操纵的敏捷性，升降舵操纵效率与失速特性。动力影响使螺旋桨舰载机可在较小的加速度、离舰速度与有限的留空时间情况下，迅速改变其航迹角，减小航迹下沉量，保证逃逸复飞安全。     

微动疲劳结构应力强度因子有限元分析

 采用ABAQUS软件建立了铝合金的圆柱/平面接触微动疲劳结构有限元全局模型和子模型,运用该模型将计算的应力值与解析解进行比较,结果相当吻合,证明了本文有限元模型及方法的有效性。最后在FRANC2D/L中用接触区的正应力和剪应力代替压头,重建子模型。通过分析得到了不同影响因素下应力强度因子（SIF）随裂纹扩展历程变化规律的曲线。结果表明,外加循环应力是影响SIF的最主要因素,SIF随循环应力的增加而增加。在微动疲劳影响深度区内,SIF随接触压力P、摩擦因数f以及Q/(fP)（Q为切向力）的增加而增加。Q/(fP)的影响最大,摩擦因数的影响最小,接触压力介于二者之间;超过该深度,SIF对其不再敏感。     

基于多模型方法的全包络鲁棒飞行控制器设计

利用新一代歼击机不同平衡点的多个非线性子模型对其机动飞行的全包络模型进行逼近。对于每一个子模型,设计相应的动态逆控制器,应用模糊神经网络产生控制器切换决策,实现不同飞行状态下不同模型控制器之间的相互切换。同时为了提高多模型飞行控制效果,对各模型控制器的输入及输出采样并作为神经网络的学习样本,形成一个全包络内的多模型统一神经网络控制器。最后通过歼击机的大迎角机动仿真来验证所设计的基于多模型的统一神经网络控制器的有效性,仿真结果表明所设计的统一神经网络控制器是有效的。     

基于期望系统噪声模型的自适应机动目标跟踪

针对防空作战中的机动目标跟踪问题,分析了使用IMM算法跟踪目标所存在的缺陷,提出了一种基于期望系统噪声模型的自适应机动目标跟踪算法（MIMM）,改变IMM算法使用固定模型集合的方法,IMM算法中作用权重较大的只是少部分更接近于实际系统的模型,通过对部分系统噪声模型进行自适应辨识,计算出最接近于系统实际噪声水平的模型——期望系统噪声模型（ESNM）。这些模型作为IMM多模型集的子集,是在一定模型框架内所寻求出的一个（或多个）最优模型（集）。仿真结果证明了MIMM算法能够更好地描述目标机动,达到更理想的跟踪性能,其跟踪精度优于使用固定模型集的IMM算法。     

基于子模型方法的连接机构接触模型及其应用

航空领域面临着大量的连接机构接触问题,解决此类问题的有效方法是采用有限元分析方法,但又面临计算耗时过长、计算效率过低的问题.针对这些不足,本文将子模型方法与有限元方法相结合,基于有限元分析软件ANASYS,对某一具体连接机构的三维接触问题进行了分析计算.首先针对一简单结构,验证了子模型方法的有效性.然后将子模型方法用于解决该连接机构问题,并得到了合理的结果.最后讨论了连接机构的应力值随网格密度、倒角半径的变化.研究结果表明,子模型方法结合有限元法能成功地用于工程中复杂结构件的接触问题分析.     

含销钉孔边裂纹的某压气机轮盘裂纹扩展分析

基于三维裂纹扩展分析软件FRANC3D V6.0,结合有限元软件,采用子模型技术建立断裂力学有限元模型.对带孔平板试样的裂纹扩展进行了数值模拟,分析了裂纹扩展规律,计算结果与手册解误差很小,结果表明了分析方法的可行性和准确性.建立了含销钉孔边裂纹的轮盘断裂力学有限元模型,对其进行了三维动态裂纹扩展分析,计算了应力强度因子和裂纹扩展寿命.结果表明:该分析方法简单可行,几种裂纹形式中销钉孔内表面裂纹对轮盘裂纹扩展寿命危害最大.      

基于过程工程的航空企业建模技术研究与实现

 通过研究国内航空企业建模的需求，探讨现有企业建模方法的不足，提出了基于过程工程的航空企业建模方法。首先针对航空企业的特点，尤其是考虑到航空军工企业对信息安全性的要求，给出了一个六元组表示的航空企业模型，并对航空企业模型的信息安全子模型进行了详细描述；然后研究了基于过程工程的航空企业建模的实现技术，包括企业模型体系、企业建模支持系统等。建立基于过程工程的航空企业模型，以模型为驱动，为航空企业信息系统的建立、实施和重构提供了基础和依据，适应了航空企业对企业模型动态响应性和信息安全性的要求。该研究成果已成功地应用于某大型航空企业两种型号飞机的研制，实践证明所提出的方法是可行和有效的。