重视通用飞行试验台建设 支撑航空发动机自主创新

通过对国内外军用标准和适航条款中关于航空发动机高空试验相关规定的解读,明确了飞行试验台(简称飞行台)在发动机研制中的地位。介绍了国外通用飞行台及其历史发展,探讨了通用飞行台在发动机研制中的作用。参考国内外使用经验,对国内航空发动机飞行台进行了定位,并根据后续型号发展谱,对国内航空发动机飞行台的后续发展给出了建议。标准和分析均表明:飞行台是航空发动机高空试验的必要手段;航空发达国家重视建设系列化的通用飞行台,国内应重视和加快航空发动机通用飞行台的系列化建设。     

自由飞行下考虑高空风的最小安全间距研究

自由飞行为解决空中交通拥挤问题提供了有效方法,为保证自由飞行下的飞行安全,对飞机对间的最小安全间距的研究显得尤为重要。高空风对飞机的航向、地速都有影响,综合考虑了CNS性能及高空风因素来建立基于随机微分方程的碰撞风险模型,利用MATLAB计算算例中的碰撞风险。根据给定的安全目标水平,利用牛顿迭代法对最小安全间距进行寻优,求解自由飞行下的最小安全间距。算例结果表明了所建模型的可行性。     

航空发动机高空台和飞行台在我国的应用前景

根据国内外发动机通用规范和型号规范，研究分析了高空台试验在发动机研制中的重要作用，阐述了高空台和习行台在发动机制中的地位，国内外大量资料充分表明，高空台和飞行台何者为建设重点，应根据各国国情和科技发展条件而定，没有固定的规章可循，我国SB101高空台是今后发动机定型试验的关键设备之一。必须继续投资，加强管理，使其在新机研制中发挥作用。飞行台与高空台的相辅相成，互为补充作用。也不容忽视。     

高空台飞行环境模拟系统数字建模与仿真研究

为了分析新建高空台飞行环境模拟系统试验设备动态控制特性,研究各子系统关联耦合性,开展了系统建模和仿真研究。采用相似理论和部件级建模方法针对进排气关键调节阀、液压伺服系统和管道容腔等进行了数学建模研究,建立了相应设备特性模型,设计了双闭环进排气压力自动控制结构。在对实际控制系统功能性分解基础上,构建了飞行环境模拟系统数字仿真平台,并在数字仿真平台上进行了压力动态控制仿真。仿真结果表明各子系统压力动态建立过程与真实高空模拟试验过程趋势一致,能够反映真实系统的压力动态过程,证明了系统数学模型的合理性。利用仿真方法模拟了发动机流量变化对各控制子系统的影响,稳压腔压力最大偏差为4.5kPa,发动机进气压力最大偏差为3.4kPa,排气压力最大偏差为1.5kPa,验证了飞行环境模拟系统控制性能。     

计算机飞行计划中气象数据的处理

为实现计算机飞行计划,需要对高空风、高空温度的GRIB数据进行及时接收和处理。根据中国国际航空公司计算机飞行计划系统,探讨了气象数据处理的流程、遇到的相关问题及解决思路。     

高空模拟试车台简介(一)

高空模拟试车台(以下简称高空台),是能够模拟发动机于空中飞行时的高度、速度等条件的地面试验设备,是研制先进航空发动机和推进系统必不可少的最有效的试验手段。发展一台新的现代高性能航空发动机,除了要进行大量的零部件试验和地面台试车外,还必须利用高空台进行整个飞行包线范围内各种模拟飞行状态下的     

飞行环境模拟腔积分型μ综合控制

针对高空台飞行环境模拟腔飞行环境温度、压力的双变量控制问题,采用系统不确定性建模的方法,建立了高空模拟腔、调节阀执行机构的增广被控对象模型,提出了一种高空模拟腔积分型μ综合控制的设计方法,为了确保控制器伺服性能,对温度、压力回路采用不同的性能加权函数,同时对控制器输出幅值进行分频成型加权函数设计,采用D-K迭代算法设计了μ综合控制器,以涡扇发动机的仿真试验为例对算法进行仿真验证。仿真结果表明,高空模拟腔温度仿真的最大偏差为1K,压力的相对误差在3%以内。     

云迹风使用的初步试验

利用等压面上的高空风资料，对使用静止卫星云图加密探测资料计算出的云迹风资料进行相近时间、区域的对比分析。通过适当的订正，使云迹风场资料与探空资料一起使用，相互取长补短，为推广利用云迹风资料积累了经验。     

基于高空风修正的四维航迹优化算法

航迹预测是基于航空器航迹运行的核心技术,也是空中交通流量管理的基础技术。结合航空器飞行速度数据与航段飞行时间数据,分析高空风对航空器飞行时间的影响。基于GRIB2格式风数据,建立高空风修正模型,提出一种四维航迹优化算法进行航迹预测。利用中南区域实际航班飞行数据进行算例仿真,并与实际雷达飞行数据进行对比。对比结果表明,预测飞行时间总误差分别减少了7%和16.4%,从而验证了模型的有效性与正确性。     

高空台推力测量系统的标定及发动机飞行推力的确定

结合SB101高空模拟试车台第一号高空舱的计量标定以及与俄罗斯中央航空发动机研究院（циAM）ц-4H高空舱进行对比试验的工作，阐述了高空台推力测量系统的计量标定及发动机飞行推力的确定方法，给出了标定结果和带刚性喷口的P11φ-300发动机在两个台上获取的飞行推力的相对差值。     

系留悬浮式风力发电技术的研究进展与展望

风力发电作为清洁能源利用的重要方式,具有无污染、可再生、方便采集等特点,近年来得到快速发展。相对于传统低空风力发电,系留悬浮式风力发电具有容量系数高、发电成本低等优点,拥有更大的开发价值和发展潜力,已有多个国家开展研究并取得一定成果。本文通过对系留悬浮式风力发电技术发展的调研,归纳四种系留悬浮式风力发电技术类型,分析各技术类型的工作原理与特点,总结未来系留悬浮式风力发电需要重点突破的轻质高强系留缆绳设计与制造、高性能囊体复合材料、稳定与智能控制、高效风力发电飞行平台总体设计、便利展开部署五种关键技术,为后续研究提供参考。     

Review of state of the art in smart rotor control research for wind turbines

This article presents a review of the state of the art and present status of active aeroelastic rotor control research for wind turbines. Using advanced control concepts to reduce loads on the rotor can offer great reduction to the total cost of wind turbines. With the increasing size of wind turbine blades, the need for more sophisticated load control techniques has induced the interest for locally distributed aerodynamic control systems with build-in intelligence on the blades. Such concepts are often named in popular terms ‘smart structures’ or ‘smart rotor control’. The review covers the full span of the subject, starting from the need for more advanced control systems emerging from the operating conditions of modern wind turbines and current load reduction control capabilities. An overview of available knowledge and up-to date progress in application of active aerodynamic control is provided, starting from concepts, methods and achieved results in aerospace and helicopter research. Moreover, a thorough analysis on different concepts for smart rotor control applications for wind turbines is performed, evaluating available options for aerodynamic control surfaces, actuators (including smart materials), sensors and control techniques. Next, feasibility studies for wind turbine applications, preliminary performance evaluation and novel computational and experimental research approaches are reviewed. The potential of load reduction using smart rotor control concepts is shown and key issues are discussed. Finally, existing knowledge and future requirements on modeling issues of smart wind turbine rotors are discussed. This study provides an overview of smart rotor control for wind turbines, discusses feasibility of future implementation, quantifies key parameters and shows the challenges associated with such an approach.     

在飞行中进行风场估计

在飞行中如何获得较精确的风场信息,对于飞行导航、控制和管理系统的研究都是一个重要的、急需解决的问题。目前飞机上无高精度的风测量手段.为此,本文将卡尔曼滤波技术应用到风场估计中去,并提出了一个简单实用的风模型。仿真结果表明该方案是成功的。本文属某无人机航迹控制研究计划的一部分.从这一工程实例出发,详细说明了利用卡尔曼滤波技术进行风场估计的全过程,其中包括飞机地速的估计,风测量精度分析等内容。     

高温燃气流风洞非稳态运行过程实验和数值模拟研究

针对热考核用高温燃气流风洞运行过程中的非稳态过程开展研究，采用风洞实验与数值计算相结合的方法研究了风洞整体起动、扩压器背压抬升、关机三种过程中喷管、实验舱和扩压器内瞬态流动特性。实验结果揭示了燃气风洞诸多有趣的瞬态现象，且披露了一手实验数据。而通过数值计算能较好地复现上述瞬态现象；借助数值计算能合理地解释试验现象产生的原因；还能捕捉实验中无法观测到的现象；此外还评估了该风洞扩压器的抗反压裕度在10kPa以上。因此，数值方法是研究大型燃气风洞瞬态流动特性最重要的辅助手段。该研究可为类似风洞运行调试提供借鉴，并为风洞实际运行提供数据支撑。     

多层烧结金属丝网在风洞中的应用

在跨超声速风洞中常采用在稳定段上游安装阻性消声器或谐振腔式消声器来降低暂冲式风洞主回路的主调压阀门、引射器或连续式风洞的压缩机等驱动风洞的动力源所产生的气流噪声强度,达到抑制这些噪声下传影响风洞试验段流场动态品质的效果。随着技术的不断更新特别是降噪技术的不断发展,采用多层烧结金属丝网作为一种新型的消声装置代替原有消声器成为可能。针对这种新技术是否能达到降低风洞气流噪声强度的目的,开展了试验研究方法,通过引导性试验证明,采用多层烧结金属丝网的消声效果优于常规的消声器,且出口气流品质得到较大改善,湍流度大幅度降低,可将这一技术运用到某超声速风洞中。通过性能测试,达到了预期目的,拓展了风洞的降噪技术。     

Observations of the solar wind from coronal holes

The solar wind emanating from coronal holes (CH) constitutes a quasi-stationary flow whose properties change only slowly with the evolution of the hole itself. Some of the properties of the wind from coronal holes depend on whether the source is a large polar coronal hole or a small near-equatorial hole. The speed of polar CH flows is usually between 700 and 800 km/s, whereas the speed from the small equatorial CH flows is generally lower and can be <400 km/s. At 1 AU, the average particle and energy fluxes from polar CH are 2.5×10⁸ cm^–2 sec^–1 and 2.0 erg cm^–2 s^–1. This particle flux is significantly less than the 4×10⁸ cm^–2 sec^–1 observed in the slow, interstream wind, but the energy fluxes are approximately the same. Both the particle and energy fluxes from small equatorial holes are somewhat smaller than the fluxes from the large polar coronal holes.Many of the properties of the wind from coronal holes can be explained, at least qualitatively, as being the result of the effect of the large flux of outward-propagating Alfvén waves observed in CH flows. The different ion species have roughly equal thermal speeds which are also close to the Alfvén speed. The velocity of heavy ions exceeds the proton velocity by the Alfvén speed, as if the heavy ions were surfing on the waves carried by the proton fluid.The elemental composition of the CH wind is less fractionated, having a smaller enhancement of elements with low first-ionization potentials than the interstream wind, the wind from coronal mass ejections, or solar energetic particles. There is also evidence of fine-structure in the ratio of the gas and magnetic pressures which maps back to a scale size of roughly 1° at the Sun, similar to some of the fine structures in coronal holes such as plumes, macrospicules, and the supergranulation.     

临近空间串联气球系统设计与特性分析

目前,零压气球和超压气球固有的不足限制了高空气球的飞行能力。提出了 1种无需消耗压舱物和浮升气体即可实现昼夜高度自稳定且能够长时间迂回飞行的临近空间串联气球系统。结合了 2种气球的优点,避开了现阶段高空气球发展遇到的困难。建立了昼夜飞行高度一定的串联气球系统的数学模型,设计了能够利用准零风层风场条件实现迂回飞行的串联气球系统,通过与单一零压气球系统对比,验证了该系统的优势。数值仿真分析了零压气球形状、系统设计高度对超压气球尺寸、最大超压量等关键参数的影响,为设计飞行性能更好的系统提供了重要参考依据。     

Remote-controlled flexible pose measurement system and method for a moving target in wind tunnel

The measurement of position and attitude parameters for the isolated target from a high-speed aircraft is a great challenge in the field of wind tunnel simulation technology. This paper proposes a remote-controlled flexible pose measurement system in wind tunnel conditions for the separation of a target from an aircraft. The position and attitude parameters of a moving object are obtained by utilizing a single camera with a focal length and camera orientation that can be changed based on different measurement conditions. Using this proposed system and method, both the flexibility and efficiency of the pose measurement system can be enhanced in wind tunnel conditions to meet the measurement requirements of different objects and experiments, which is also useful for the development of an intelligent position and attitude measurement system. The position and the focal length of the camera also can be controlled remotely during measurements to enlarge both the vertical and horizontal measurement range of this system. Experiments are conducted in the laboratory to measure the position and attitude of moving objects with high flexibility and efficiency, and the measurement precision of the measurement system is also verified through experiments.     

TS P转捩探测技术在民机风洞试验中的应用研究

以ARJ-4模型为研究对象,在FL-3风洞中进行TSP转捩探测技术试验研究,并应用红外热成像转捩探测技术进行探测,获得对比验证结果,试验中还采用了基于柱状粗糙元的固定转捩试验方法.试验使用了自研TSP涂料,对模型进行了预加热,预加热模型的目的是增大模型表面层流区与湍流区之间的温度差异.模型表面粘贴了红外试验用标记点,也作为TSP技术图像对准控制点.试验状态为马赫数0.75和0.85,α由-4°变化到4°.试验结果清晰地显示了模型表面的层流区与湍流区及其随迎角的变化.     

类X-37B航天器气动力天地相关性数值模拟

随着高性能计算机的发展,CFD已成为飞行器设计和流场分析不可缺少的重要手段,风洞试验与飞行数据的天地相关性问题正是其中一项重要的研究内容,X-37B作为继航天飞机之后美国发展的最成功的可跨大气层在轨飞行器,从气动特性角度分析其大气层内飞行走廊的状态对中国类似航天器的研制具有重要的借鉴意义。首先,对计算类X-37B布局飞行器的网格无关性及网格修正开展了研究,在此基础上提出的网格规模影响修正方法对该类飞行器的计算结果修正经过验证是可信的;然后,分别对比分析了雷诺数的影响和试验状态支架干扰的影响,完成了基于数值模拟的高空飞行与风洞试验气动特性差异分析。结果表明,网格规模主要对亚声速来流计算状态压差产生的轴向力影响较大,对法向力系数、俯仰力矩系数和纵向压心影响较小;雷诺数对该类飞行器气动特性特别是轴向力系数、阻力系数和升阻比有较大的影响,但随着马赫数的增加,影响特性开始变的非常复杂;由于风洞试验状态支杆存在,亚跨声速来流条件对该类飞行器的底阻影响很大,需要采取一定的方法和手段对支杆影响进行修正。