Nonlinear adaptive flight control system: Performance enhancement and validation

The problem of decreasing stability margins in L₁ adaptive control systems is discussed and an out-of-loop L₁ adaptive control scheme based on Lyapunov’s stability theorem is proposed. This scheme enhances the effectiveness of the adaptation, which ensures that the system has sufficient stability margins to achieve the desired performance under parametric uncertainty, additional delays, and actuator faults. The stability of the developed control system is demonstrated through a series of simulations. Compared with an existing control scheme, the constant adjustment of the stability margins by the proposed adaptive scheme allows their range to be extended by a factor of 4–5, bringing the stability margin close to that of variable gain PD control with adaptively scheduled gains. The engineered practicability of adaptive technology is verified. A series of flight tests verify the practicability of the designed adaptive technology. The results of these tests demonstrate the enhanced performance of the proposed control scheme with nonlinear parameter estimations under insufficient stability margins and validate its robustness in the event of actuator failures.     

航天装备数字化建设研究与实践

数字化工程为航天装备研制模式变革提供了全新机遇，也对装备数字化建设的推进落地提出了巨大挑战。给出了航天装备数字化建设的定义与内涵，系统分析了我国航天装备数字化建设推进中的难点问题，围绕装备数字化建设的方案规划、能力建设、应用实践及持续改进这一复杂系统工程过程，提出装备数字化建设生态治理建议，保障装备数字化建设。     

温度-荷载耦合场下机场跑道剩余寿命评价模型

针对道面板在飞机荷载与温度耦合场复合作用下的道面寿命问题，首先，通过试验准确测量基于道面板深度的温度分布情况，得出了不同厚度道面板最大温度梯度推荐值，确定了仿真温度场加载参数。然后，在大量仿真试验分析的基础上，开展土基模量、道面板厚度和温差因素对道面板内应力的敏感性影响分析，建立温度应力与温差相关性关系模型，并通过实例验证其有效性。最后，在道面板临界荷位处进行飞机与温度耦合仿真加载试验分析，结果表明温度梯度和飞机荷载共同作用下产生的耦合应力小于温度翘曲应力和荷载应力的叠加之和，两者相差4.93%。基于荷载和温度耦合作用下的应力损伤累积原理，计算道面剩余容许作用次数，构建耦合场下道面剩余寿命评价模型，并进行实例应用。     

复合材料帽型加筋壁板轴压屈曲工程算法验证研究

计算复合材料加筋壁板轴向压缩屈曲载荷的方法会根据不同工况而各异。文章研究了四边简支、四边固支等边界条件下,考虑帽型加筋桁条底脚对蒙皮的支撑作用,按不同的厚度折算方式时,多种工程理论计算方法对复合材料帽型加筋壁板试验件轴向压缩屈曲载荷分析的适用性,并将工程理论计算结果与试验值进行了对比。计算结果表明,多种方法中只有四边固支,并假设桁条与蒙皮轴向刚度相等进行的加筋桁条底脚厚度折算时,最终计算的结果才与试验值吻合较好,误差在可接受范围。由于试验件批量若干,试验件的相关结构参数、铺层顺序以及边界条件具有典型性和代表性且与工程实际结构有相关性,故该方法对于飞机工程型号设计以及强度分析快速计算具有参考和借鉴意义。     

涡轮盘疲劳寿命评估流程及应用

建立了较完整的涡轮盘疲劳寿命评估流程，并以一个涡轮转子模型的分析实例给出了寿命评估流程的实施过程，同时探索了涡轮盘考核部位模拟试验件设计的方法。结果表明:所建立的涡轮盘寿命评估流程具有较强的工程实用性，所发展的寿命方程参数确定方法可有效利用现有材料手册中各种材料基础试验数据并能获得一组物理意义明确的参数，此寿命方程预测的寿命精度在2倍分散带之内；通过涡轮盘计算分析发现应力梯度是影响涡轮盘中心孔、螺栓孔边以及过渡圆角等部位寿命的关键因素，需在设计过程中重点关注；通过带缺口的平板模型算例模拟了涡轮盘危险部位的应力梯度特征，实现试验件缺口部位的应力梯度与涡轮盘考核部位的相对梯度特征接近，并提供了缺口模拟试验件设计方法，为使用简单缺口试验件评估涡轮盘考核点的寿命提供了技术途径。      

航空发动机产品可制造性评估的应用研究

旨在为国内军品研制生产过程中应用可制造性评估提供必要参考,系统分析和总结了国外开展产品设计可制造性评估工作模式、方法和流程,重点描述了与英美等国外知名企业的合作和实践过程,特别是开展同步研发工作。结果表明:在传统串行设计开发模式中,只有完成上阶段工作,才能进入下阶段的工作及交换成套信息。而在可制造性评估中由于将制造工艺要求和质量要求提前引入产品设计过程,避免了传统模式中后期意见无法贯入设计图样和设计文件现象,证明其在缩短研制周期和降低成本方面是有帮助的。有必要将可制造性评估工作在国内航空发动机产品设计-制造产业链中推广应用。     

一种航天用Linux系统工程化方法

随着航天器功能的越发复杂和软件规模的提高，航天领域常用操作系统存在驱动、第三方库资源不够丰富等问题。Linux系统具有稳定、开源、支持丰富等特点，被广泛应用于高可靠领域，因此有望满足航天领域复杂应用下操作系统的需求。但Linux系统代码量庞大，在航天领域软件工程化和可靠性保证工作方面开展困难。结合航天工程应用实际，提出并实践了按商用和自研，分别对Linux系统软件进行质量保证的工程化方法，为航天用操作系统相关产品的研制提供工程化思路。     

星载平面相控阵天线相位中心位姿标定方法

星载平面相控阵天线的相位中心是影响卫星成像质量的一个重要参数，针对平面相控阵天线的相位中心在卫星上的位姿标定问题，本文提出了一种标定平面相控阵天线相位中心位姿的方法。首先，建立了平面相控阵天线相位中心相对卫星主基准位姿传递的数学模型;其次，采用暗室测量系统对平面相控阵天线相位中心进行了标定，测得天线本体坐标系下的天线相位中心位置;最后，利用激光跟踪仪和经纬仪精测系统测出了天线相对卫星基准的位姿矩阵。基于本文提出的数学模型，获取了平面相控阵天线相位中心在卫星基准坐标系下的位置与姿态数据;同时，通过试验验证了平面相控阵天线紧固件的拧紧力矩，其对平面相控阵天线相位中心的影响可忽略。该方法对后续确定搭载平面相控阵天线的卫星相位中心工程验证，提供了参考。     

侧风着陆滑行飞机轮胎-道面相互作用分析

通过对侧风作用下的飞机受力进行分析，建立了轮胎-道面相互作用理论模型，得到了侧风作用下两者相互作用的主要影响因素，并进一步基于有限元分析软件ABAQUS建立了侧偏轮胎-道面有限元模型，研究了轮胎不同侧偏角度以及跑道不同积水厚度等因素对于飞机轮胎与道面相互作用的影响规律变化情况。研究结果表明：飞机在跑道滑行时在侧风作用会产生偏离跑道中心线的趋势，道面对轮胎的侧偏力是影响飞机质心偏离跑道中心线距离的重要因素；轮胎侧偏角增大导致轮胎接地非对称性增强，轮胎迎水面的区域长度也呈逐步增大趋势；轮胎迎水面的动水压强呈非对称分布，动水压强较高的区域出现在轮胎的偏转侧，并且最大值接近于1 MPa，此时易出现滑水风险；而随着跑道道面水膜厚度的逐渐增加，道面相应的侧向摩擦因数也在减小，当水膜厚度达到机场运行管理规定中临界值13 mm时，道面摩擦因数仅为干道面时的一半，大大增加飞机偏出跑道风险。     

多防线要地防空体系目标拦截能力评估

应用排队论计算目标沿某方向进袭要地的突防概率。应用插值算法，使离散的各方向目标进袭要地的突防概率形成一条近似表达突防概率关于目标进袭方向的函数曲线，得出单一防线防空火力网拦截能力的数学描述，进而得出目标进袭多条防线的突防概率。仿真实验验证了该方法的可行性。