基于滑模控制的航空发动机多变量约束管理

针对航空发动机传统单变量线性控制器min-max切换方法处理约束的不足,提出了单变量滑模控制器替换所有线性控制器的改进策略,并将该方法拓展为新切换逻辑下的多变量滑模控制结构。基于改进的单变量滑模控制器min-max结构,多变量控制策略中加入了多变量滑模主控制器和新的切换逻辑,充分利用发动机的所有控制量,克服了传统方法的保守性,进一步提高发动机约束下的动态性能。对稳态时工作的控制器进行了理论分析,建立了多变量控制器实现精确跟踪的充要条件。仿真结果表明,多变量控制方法在更苛刻的约束条件下能够实现跟踪任务,而且提高了推力跟踪的快速性,调节时间从1.91 s缩短到1.54 s,同时降低了稳态时的油耗。     

基于小样本的试验系统可信度评估方法

针对小样本试验数据信息匮乏、难以利用概率统计方法进行可信度评估的问题,将重抽样方法与小样本区间估计方法相融合,提出了小样本试验系统新型可信度评估方法。利用重抽样理论,获取多个具有相同样本量的相似小样本。根据灰色系统理论,提出了改进的灰色置信度及置信区间的定义及计算方法。并在此基础上通过求公共区间的方式计算原小样本数据的灰色置信区间。该置信区间在相同的置信度下,区间宽度更窄,精度更高。通过算例仿真,验证了上述方法的合理性、有效性,对工程试验中的小样本数据系统评估提供了一定的方法指导。      

舰载直升机旋翼/机体非线性耦合稳定性分析

基于多体动力学方法建立了舰载直升机旋翼/机体耦合系统的动力学模型,其中机体起落架模型由非线性的液压作动器和橡胶轮胎两部分组成,而舰船的横摇和纵摇以简谐激励的形式通过起落架传递给旋翼/机体系统.针对不同的舰船激振频率,研究舰载直升机起动过程中旋翼/机体系统的时间响应历程和动力学稳定性.结果表明:舰载直升机的机体和桨叶摆振自由度在舰船激励下均会出现极限环振动现象,并且当舰船激振频率与旋翼旋转频率相等时会激发出旋翼的摆振后退型模态的极限环振动,使旋翼重心偏离桨毂中心,进而可能导致“舰面共振”事故发生.      

马赫数为4的超燃发动机碳氢燃料点火试验

在直连式脉冲燃烧风洞设备上,开展了模拟马赫数为4,总温为935K的超燃发动机碳氢燃料点火试验.试验利用了点火器加引导氢气、引导氢气自燃辅助点火、节流加引导氢气3种辅助点火方式成功实现了乙烯燃料的点火并维持了稳定燃烧.试验研究发现:利用氢气自燃辅助乙烯点火,氢气质量流量范围为0.43~12.61g/s,氢气质量流量过大不能成功点火;利用节流加引导氢气的辅助点火方式,节流量为10%~30%,氢气注油压力为5MPa能够可靠点火.最后研究了乙烯从凹槽上游和从凹槽底部注油的发动机贫油点火极限和富油工作极限,研究发现两者的贫油熄火极限相近,为当量比为0.077,而富油工作极限差别较大,当量比分别为0.327和0.471.      

基于任意两点试验信息的寿命分散系数法

在试验数据缺失无法获得中位寿命时,为避免偶然因素导致个别试验结果偏低而造成技术寿命偏低,浪费寿命的情况,提出了基于任意两点试验信息的寿命分散系数法.推导了基于对数正态分布小子样任意两点试验信息的寿命分散系数计算公式,计算了给定置信度下相应的寿命分散系数.算例表明:利用提出的方法及相应寿命分散系数,得到的技术寿命与基于中位寿命获得的技术寿命结果接近,方法合理.最后给出了该方法的适用范围.      

当量比和间隙尺寸对爆震波传播过程的影响

为探索微型脉冲爆震发动机推进系统的可行性,进行了微空间内爆震极限特性的研究.通过对预混氢气/氧气爆震火焰在平板狭缝中的传播过程进行测量,分析了爆震波压力、速度随当量比和间隙尺寸的变化趋势,发现在极限范围外,来自稳流段的爆震波都能在间隙内通过压力和速度的自我调整后达到稳定状态,调整过程所需的距离随间隙尺寸减小而增长.根据爆震波速度衰减的定义,给出了激波和火焰锋面速度沿间隙通道方向的变化特点,观察到了微尺寸下爆震波的4种传播模式:稳定爆震波、准稳定爆震波、低速爆震波和非爆震波.      

离散RCS的PWPF调制方式改进及混合控制逻辑设计

可重复使用飞行器(RLV)再入控制常涉及离散的反推力控制系统(RCS)和连续的气动舵面的混合控制,其中避免离散RCS出现极限环振荡和混合控制的逻辑是设计的关键问题。为此,对应用脉宽脉频(PWPF)调制的离散RCS进行极限环振荡行为的离散描述函数法预测,推导极限环出现条件,设计了一种前置非对称死区环节规避极限环而不损失性能,在此基础上提出便于工程应用的RCS与气动舵面混合控制逻辑。通过对典型飞行器的控制仿真验证表明,改进的离散RCS的PWPF调制方式及设计的混合控制逻辑能够获得良好的控制效果,满足控制要求。     

板料拉伸失稳时的应变路径分析

采用图像识别技术,得到了板料成形试验中极限应变点的成形路径曲线。从成形路径的角度分析了成形极限图的形成,并比较了不同厚度及热处理方式对铝合金LY12塑性变形的影响。将Hill&MK理论与陈胡理论预测的成形极限及其路径与试验值进行了对比,试验结果表明:在板料失稳时淬火铝板的应变路径没有发生突变,而退火铝板在失效前,会产生一段应变漂移现象。理论与试验结果的对比可以看出,对于这两种铝合金材料来说,Hill&MK理论预测的成形极限更为接近实验数据。     

某型飞机新旧座舱盖有机玻璃的疲劳性能研究

对某型飞机新成型座舱盖及使用后座舱盖有机玻璃的疲劳性能进行了试验研究.利用升降法试验得到了指定目标寿命下两种不同情况有机玻璃的条件疲劳极限,利用三参数法拟合得到了两种情况有机玻璃的S-N曲线.对新成型座舱盖及使用后座舱盖有机玻璃的疲劳性能进行了对比分析.对比分析的结果表明,与新成型座舱盖相比,使用后座舱盖有机玻璃的疲劳性能没有显著下降.     

电塑性及电流辅助成形研究动态及展望

航空航天等领域对高性能、轻量化和高功效构件精确成形成性的要求,迫切需要发掘和提高难变形材料的成形潜力。金属等材料在电流辅助加载时塑性提高和变形抗力降低的电塑性效应（EPE）,与传统塑性加工技术相结合发展出的电流辅助成形（EAF）工艺,可望大幅提高材料成形极限和成形质量,是实现难变形材料难成形结构精确成形制造的极具前景的技术。基于EPE测试表征方法的研究进展分析,综述了焦耳热效应、电子风效应及磁效应等EPE作用机理的研究动态,从回复、再结晶、相变及缺陷修复等方面,分析总结了电流处理对材料微观组织和性能的影响规律和作用机制,进而讨论了电塑性拔丝、轧制及微成形等EPE用于成形过程的EAF研究进展。基于上述研究动态分析,总结提出了电塑性机理方面尚待解决的科学难题、EPE驱动EAF工艺创新及工业化应用所面临的技术挑战。