Topology optimization in lightweight design of a 3D-printed flapping-wing micro aerial vehicle

Topology optimization is an effective method to obtain a lightweight structure that meets the requirements of structural strength. Whether the optimization results meet the actual needs mainly depends on the accuracy of the material properties and the boundary conditions, especially for a tiny Flapping-wing Micro Aerial Vehicle (FMAV) transmission system manufactured by 3D printing. In this paper, experimental and numerical computation efforts were undertaken to gain a reliable topology optimization method for the bottom of the transmission system. First, the constitutive behavior of the ultraviolet (UV) curable resin used in fabrication was evaluated. Second, a numerical computation model describing further verified via experiments. Topology optimization modeling considering nonlinear factors, e.g. contact, friction and collision, was presented, and the optimization results were verified by both dynamic simulation and experiments. Finally, detailed discussions on different load cases and constraints were presented to clarify their effect on the optimization. Our methods and results presented in this paper may shed light on the lightweight design of a FMAV.     

双模块下颌式内转进气道/圆锥前体一体化布局研究

为实现三维内转进气道的内收缩流场与圆锥前体的外压缩流场的良好匹配，提出了一种双模块下颌式内转进气道/圆锥前体(Double-modules Chin Inward-turning Inlet and Conical Forebody，DCII/CF)一体化设计方法，获得一种新颖的双发并置、侧向安装的DCII/CF一体化布局。针对该布局形式，开展了DCII/CF一体化构型与传统的单模块内转进气道/圆锥前体(Single-module Inward-turning Inlet and Conical Forebody，SII/CF)一体化构型的数值对比研究。结果表明：DCII/CF一体化布局不仅为内转进气道提供了优秀的前体附面层排移效果，还有效避免了传统SII/CF布局中前体附面层与进气道内部流场之间的相互干扰。在Ma∞=6.0设计状态，DCII/CF一体化布局的进气道总压恢复系数相较传统的SII/CF布局有了显著提高，从0.403提高至0.482；但由于前体附面层的排移，该布局的捕获流量略有降低， SII/CF的流量系数为0.956，该布局则为0.917。而在非设计状态，该布局形式同样具备较好的总压恢复性能，在Ma∞=5.0与Ma∞=4.0的总压恢复系数分别达到了0.586和0.682，明显高于SII/CF的总压恢复系数0.507和0.619。     

虚拟环境系统中复杂模型的建立--3D资源在快速开发虚拟环境系统中的应用

对利用3D资源在快速开发虚拟环境系统中的方法进行了研究。在开发虚拟环境系统的过程中，复杂模型的建立是必不可少的，仅仅利用OpenGL函数编程来实现仿真是很困难的，针对该问题提出了利用3D资源进行3D文件读取和转换的两种方案，分析了虚拟环境中复杂模型的建立以及处理的基本方法，并对数控车床的仿真进行了详细介绍。     

逆向工程的关键技术及其研究

综述了逆向工程中实物数字化技术、测量数据的预处理、曲面重建技术、重构曲面的评价和检验等关键技术的发展现状和存在的问题,并对今后的发展方向进行了讨论。     

四维下降飞行技术的研究与仿真：定常航迹角法下降剖面解算

本文研究的是四维飞行性能管理系统的核心环节－飞机在终端区域内的四维下降技术，首先探讨了基于常值航迹角的定常Ｍ数／指示空速下降飞行技术，论述了其高度剖面的构成与特点，通过尤拉积分方法求解飞机运动方程，实现了高度冲面的解算。其次开发了对速度剖面的迭代过程，选取原则及方法。本文在进行理论分析的同时，还开发了满意的仿真软件，一了其应用价值。     

三维图元的设计及其在遥测数据可视化中的应用

设计了接口良好、通用性强、运行速度快、视觉效果良好的三维图形元。以设计某型无人直升机三维图元为例进行了详细测试和实际应用 ,收到了满意效果。     

卫星定位导航系统中各因素对D-R定位算法精度的影响

D- R定位算法在理论上可以用于定位。在实际工作中 ,用户的定位精度是进行定位时首先需要考虑的问题。文中主要讨论 D- R算法本身固有的定位误差。首先根据 D- R算法的定位公式推导出算法的精度误差因子。然后根据卫星定位导航系统的工作过程 ,确定了影响用户定位精度误差因子的因素并对这些因素对精度误差因子的影响进行了计算机仿真。仿真结果证明 D- R定位算法在一定条件下可以满足用户对定位精度的要求 ,用户精度误差因子可与现有的 GPS系统相当。     

层合顺序对各向异性层合阻尼结构动态性能的影响

本文将各向异性设计引入层合阻尼薄板中，主要对几组阻尼层交替层合与集中阻尼芯层层合的各向异性阻尼结构的内耗和刚度的温频特性进行实验研究。为各向异性层合阻尼结构理论和轻量化高阻尼设计奠定基础。实验结果表明：在实验温度（0-70℃）和频率（1～200Hz）范围内。交替层合度影响不一定，结构的内耗和刚度的温度特性均优于集中阻尼芯层结构；而频率对结构内耗和刚与具体结构参数和结构总层数有关。     

翼面隐身结构在飞航导弹模型上的数值仿真研究

隐身结构是指由蒙皮和多种内部材料组成的、能满足承载要求、并具有明显降低雷达散射截面的结构。目的是探讨在常规布局飞航导弹上采用隐身结构的效果。以某常规布局飞航导弹模型为背景，设计出两种翼面隐身结构方案，并将这两种翼面隐身结构方案分别应用于飞航导弹模型的弹翼。应用时域有限差分法（FD-TD法）建立了飞航导弹模型电磁散射数值模型。通过数值仿真手段，计算、比较和分析了含有翼面隐身结构的飞航导弹和普通全金属飞航导弹的RCS值。数值仿真结果显示，与普通飞航导弹相比，这两种翼面隐身结构在许多方位上均能有效降低飞航导弹的RCS值。     

智能天线结构模糊自适应变形控制实验研究

基于dSPACE半物理仿真系统和所研制的压电作动器,设计并构建了智能天线结构实验平台,进行了结构变形控制实验研究。实验中采用常规PID作为基本控制方法,并在此基础上设计了一种模糊自适应PID控制器,将两种方法对应的不同控制效果进行了对比。结果表明:在所给的实验条件下,基于压电材料可实现对智能天线结构变形的控制,作动器控制变形量最大可达166μm;两种控制方法均可对结构变形进行控制,模糊自适应方法的绝对位置控制精度达到±0.5μm;应用模糊自适应PID控制方法对结构进行变形控制,较之常规PID控制方法能够降低系统响应的超调量,缩短稳定时间,提高控制精度,得到更好的控制过程。