一种近似解耦方法在飞控系统中的应用

应用输出及部分状态反馈、极点配置和奇异摄动法对某高性能飞机的多变量飞行控制系统进行了设计。基于Ｐｏｒｔｅｒ的研究,对其不足之处做了改进。设计中考虑了１／ｇ因子的项,并推导了相应的数学表达式。借助这些表达式可调整控制器的参数值以求减少系统中的耦合以及配置闭环系统的零、极点使其满足设计要求。基本实现了快速和解耦控制。     

海基相控阵雷达系统的反导防御模式研究

探讨了海基相控阵雷达系统战区弹道导弹防御 (TBMD)的工作模式。首先分析了战区弹道导弹 (TBM)的弹道特性 ,给出了雷达位于弹着点附近时不同射程TBM的弹道观测数据 ,重点讨论了海基相控阵雷达武器系统战区弹道导弹防御工作模式的特点 ,具体分析了相控阵雷达系统搜索空域的划分方法及其TBMD的工作模式。该项研究对于相控阵雷达系统弹道导弹防御最佳工作模式的设计有着直接的指导意义 ,对相控阵雷达系统导弹防御性能的评估也有较大的参考价值。     

NASA航天员医学保障系统评估

行为健康是长期载人飞行任务中突出的薄弱环节,能影响任务的成败。NASA首席健康医疗官（CHMO）根据相关领域专家的专业分布、实践经验以及是否有充足的时间,组成了7人评估委员会,对NASA航天员的医疗和行为健康服务工作进行了评估,确定是否存在潜在的系统漏洞。评估内容主要有：航天员选拔时,医学评价是否包括心理测试;航天员年度医学体检和飞行任务鉴定;航天员定期医学和心理学评估与测试;从医学和行为健康的角度对任务航天员进行鉴定：医保人员的专业资质;医保标准相关的医疗实践的质量／充分性;医保服务的管理考虑,包括从业人员的资质和权利、档案保管、沟通与报告、航空医学的处置、隐私方面的考虑;行为健康的考虑。本报告得出了很多结论并提出了系列建议。有些建议很容易落实,如用书面的操作程序（SOP）来记录已经存在的各种程序与步骤,但是有些建议则需要花费时间与精力落实,如重组航天员管理关系或者让心理医生更注重航天员工作能力提高。有些建议需要进行深层次的改变,如航天员、飞行医生、有关饮酒的文化、行为规范、人的工作能力问题,选拔、训练、评价与职业发展、沟通、隐私等。这些问题都不能单独进行分析或者单独进行改正,它们需要NASA进一步地研究与评价。解决方案要求采用系统的方法,需要花费一定的时间、必须跟踪和评估、需要高层领导的注意。这类涉及文化的改变必须改变现状,而文化的改变是最难实现的,而这也是最显著的问题,如果不能妥善解决会带来高风险的人为失误。     

基于流固耦合理论的关机水击特性

为了考虑结构变形对关机水击特性的影响,应用Workbench15.0构建双向流固耦合分析系统,模拟关机水击过程,通过压力和流线的分布图分析压力波传播和能量耗散。根据轨控发动机大流量、高室压、快响应的发展趋势,设计了8个工况来分析流量、压力、阀门关闭时间对水击特性的影响。仿真结果表明:在水击发生后,水击的能量只有小部分通过从入口流出和结构变形而耗散,大部分水击能量的耗散是由于流体的粘性损失。流量只对水击峰值压力有影响,且流量越大,水击峰值压力越大。阀门关闭时间的缩短增加了峰值压力和水击频率,减缓了衰减速率。管路背压对水击特性几乎没有影响。因此,在进行轨控发动机高室压水击试验时,在保证流量和关阀时间相同的情况下,减小出口背压,可以得出与高背压一致的水击压力变化曲线。     

激光功率对激光熔覆Ni包WC涂层组织与性能的影响

采用IPG YLS-6000型 大功率光纤激光器在42CrMo合金表面制备Ni包WC涂层,研究激光功率对涂层组织及性能的影响。研究表明:随着激光功率的增大,涂层组织呈粗化趋势;且在激光功率的增大过程中,涂层中WC颗粒逐渐分解为Fe-C化合物,硬度逐渐减小;当激光功率为1 800 W时,显微硬度达到最大值1 050 HV;Ni包WC涂层显著提高了基材的耐磨性,在同等磨损条件下,涂层的磨损量仅为基体试件的1/5,但激光功率对涂层磨损量的影响不大。     

飞行器双自由度耦合振荡的数值模拟方法

针对模拟双自由度(2DOF)运动的"PQR"强迫振荡试验装置,通过坐标变换,将机构运动转化为空间欧拉角进行表示,实现对机构俯仰/偏航、俯仰/滚转和偏航/滚转等3种耦合运动的统一描述,采用预定运动轨迹的动网格计算技术,构造了基于非定常雷诺平均Navier-Stokes(URANS)方程的飞行器双自由度振荡数值模拟方法。围绕某复杂构型飞行器低速流动,在模型迎角10°、滚转角±40°、偏航角±40°振荡预设条件下分别对单自由度偏航、滚转振荡和双自由度偏航/滚转振荡进行了模拟,得到的气动系数迟滞回线在形态和量值上与风洞试验结果吻合,证明当前方法可以作为飞行器复杂耦合运动的一种有效研究手段。针对偏航/滚转耦合振荡,从运动形式和气动特性上与单独偏航、滚转运动进行了对比分析,结果表明,耦合运动在气流角、绕体轴的旋转角速度等方面与单自由度叠加效果不同,力矩系数迟滞回线存在曲线交叉的现象,表现出与单自由度振荡不同的阻尼特性。在当前模拟状态下,偏航/滚转振荡流场以横向分离涡运动为主要特征,可以推测大迎角情况下纵横向分离涡流动结构更加复杂,耦合作用更强,需要进一步在分离流模拟方法上开展研究。     

前缘带光滑霜冰的NACA0012翼型表面声学特性计算

结冰将改变飞机空气动力表面形状,不仅使飞机空气动力性能下降,还会导致气动噪声的变化。为研究结冰对翼型气动噪声的影响,采用计算流体力学方法对前缘带光滑霜冰的NACA0012翼型表面声学特性进行了数值计算。采用C型网格拓扑结构对结冰翼型的计算区域进行了划分,采用不可压缩雷诺平均N-S方程对结冰翼型周围黏性流场进行了数值计算,采用基于Proudman理论的宽频噪声模型和Curle的表面积分方法预测了结冰翼型的表面声学参数,获得了沿结冰翼型弦向分布的表面声功率和表面声功率级。研究表明,0°或小攻角时,靠近前缘霜冰区域的流动转捩或流动分离使结冰翼型的表面声功率更高;较大攻角时,靠近后缘的区域发生流动分离,使后缘的表面声功率增加,进一步增加了结冰翼型的表面声功率。前缘霜冰产生的流动转捩和流动分离是结冰翼型气动噪声增加的主要原因。     

基于小型氢动力无人机的机身结构模块化设计

氢能源无人机能大幅度提升无人机续航时间,实现清洁能源动力。但存在着动力装置结构要求较高,功重比低,与机身集成难度大,燃料补充不便等问题。设计一种适用于小型氢动力无人机的模块化机身结构,通过设计详细的机身模块结构与动力系统的布置,强度与质量的分析优化,证明这种结构的合理性和优越性。它利用动力系统设备的自身材料强度与机身进行集成,把设备改装为机身模块和承力中枢,减轻机身质量,同时实现机身模块化,满足在短时间内快速补充燃料的需求。利用这种安装方式能够提升氢动力无人机的续航时间,降低成本。     

面对面呼吸飞沫传播和防护的流体力学初步分析

针对SARS-CoV-2疫情,围绕病人和戴防飞沫面罩的健康人面对面呼吸状态下飞沫的流动传播问题,利用计算流体力学方法进行了数值模拟。首先采用二维非稳态不可压缩雷诺平均N-S方程描述平均流场,计算区域采用H型结构网格拓扑结构,将多相流的欧拉模型用于描述空气-飞沫流动,湍流脉动采用RNG k-ε湍流模型。计算获得了呼吸飞沫喷射速度、粒径和入口含量对飞沫流动传播的影响规律,分析了水平传播线和垂直传播线的飞沫浓度分布。研究表明:呼吸飞沫喷射速度、入口含量和流动传播速度、浓度分布呈正相关性,粒径主要影响飞沫流动传播的浓度峰值大小;呼吸飞沫跟随空气流动先以水平传播为主,后转变为以垂直扩散为主,扩散过程会形成“猫眼”状飞沫云团;呼吸飞沫在气流作用下侵入到防飞沫面罩内形成旋涡,导致防飞沫面罩的失效,因此,防飞沫面罩必须结合口罩共同使用。     

GEM-TEPC电场模拟及增益分析方法研究

为对现有组织等效正比计数器(TEPC)进行改进,使其满足高注量率辐射场测量,本实验室研制一套基于气体电子倍增技术(GEM)的宽量程TEPC。对GEM-TEPC来说,探测器的增益是其关键指标,施加在GEM电极上的电压、漂移区场强、收集区场强、灵敏区充入气体的成分、气压均影响探测器的有效增益。本工作通过ANSYS程序对GEM-TEPC的电场进行模拟计算,并对利用Garfield程序对其增益特性进行模拟的方法以及增益测量方法进行研究。