SMART STRUCTURES USING PIEZOELEMENTS FOR ACTIVE VIBRATION AND NOISE SUPPRESSION IN AVIATION AND AEROSPACE

具有减振降噪功能的压电智能结构是智能材料与结构的一个重要分支。在航空航天领域存在一些典型结构,如飞机机舱、空间站、卫星太阳能帆板和通讯天线以及直升机旋翼等,其振动与辐射噪声造成很多不利影响。为了研究这些结构的振动与噪声控制方法,制作了几个实验模型如大型薄壁复合材料圆桶、柔性梁、钢架及旋翼系统模型,通过压电传感器、驱动器布置数量和位置的优化,采用不同的控制算法,在基于个人计算机的测控平台上进行了振动控制实验,取得了明显的减振降噪效果。     

V尾伺服弹性试验失稳定位方法研究

准确获取飞行器结构动力学特性及气动伺服弹性稳定裕度,是飞行器首飞成功的关键。针对某飞机在伺服弹性地面试验时发生结构与控制系统耦合问题进行了研究,提出了一种获取飞行器的失稳频率和振型的方法。利用加速度传感器采集结构的振动响应,采用随机子空间模态参数辨识方法分析获得飞机伺服弹性地面试验失稳时V尾振动频率和振型,为控制系统修改设计提供方向及气动伺服弹性理论模型修正提供数据。     

飞机空调系统对座舱微环境空气质量和热舒适性的影响综述

对近20年来的飞机座舱空气调节方法进行了综述.首先,对飞机座舱微环境下的空气质量、污染物扩散、热舒适性等进行了分析评估.然后,阐述了飞机座舱空气环境研究的实验和数值方法.最后,进一步分析了相关研究方法的优缺点,并对不同研究方法的前瞻性研究对象和新一代环控系统进行了展望.     

飞机座舱空气净化技术综述

本文指出了飞机座舱空气质量控制的两大途径。根据飞机座舱空气净化技术的发展过程和国内外研究的现状,对不同的座舱空气净化技术和装置进行了总结和比较,包括臭氧转换装置、颗粒污染物净化装置、气态污染物净化装置、新型一次回风净化系统,以及新型的引气系统等,并指出了不同净化技术系统的优势和不足。     

飞机座舱内空气速度和温度分布的数值模拟

飞机座舱内空气的流场和温度场直接影响到乘员的舒适性。本文应用雷诺平均Navier-Stokes方程和Launder-Sharma低雷诺数模型计算了飞机座舱内的流场和温度场。文中对对流－扩散方程中的对流项分别采用低阶和高阶精度格式进行了离散，计算结果表明高阶精度格式更适合飞机座舱内空气分布的数值模拟。     

基于Labview的高空模拟舱模拟特性研究

为模拟飞机在各种飞行状态下所处大气环境压力的变化,建立了基于虚拟仪器的高空模拟舱系统,以实现飞机座舱压力控制系统的性能测试。在分析高空模拟舱系统工作特性的基础上,采用Labview软件开发数字比例-积分-微分(Proportion-integration-differentation,PID)控制器,基于SCXI硬件系统构成的虚拟仪器测控平台,实现了高空模拟舱系统的压力控制。在高空模拟舱系统上进行了数字气动式座舱压力控制系统的性能试验,结果表明高空模拟舱系统能够准确模拟飞机的飞行状态,为座舱压力控制系统的性能测试提供良好的试验条件。     

飞机零位检测系统中的座舱仪表读数识别法

介绍了飞机零位检测系统中的座舱仪表读数自动识别系统。识别系统预先在实验室条件下将各分立仪表图象二值化细化处理成标准的预模式，以此为参照输入被测仪表图象，使之与标准模式有接近的几何位置，然后采用二进小波变换方法在不同角度的扇形区域选择不同的变换参数提取仪表指针及刻度信息，抑制噪声与仪表表面玻璃的反光干扰。再建立图象的同心几何结构特征空间，从而求出被测仪表图象的中心点和相对于标准模式的旋转角度，最后判读指针角度，根据此角度与读数的对应关系自动识别出仪表读数。本文建立的系统对外场环境下摄入的带噪声和反光干扰的座舱仪表图象进行自动识别取得了满意的结果，识别精度高于人工识别精度，基本实现了在线测试。     

飞机座舱有机玻璃结构疲劳寿命估算的局部应力法

基于飞机座舱有机玻璃为脆性材料的特性，提出估算飞机座舱有机玻璃结构件疲劳寿命的局部应力法。它以缺口件韧带上距离缺口根部d处的局部应力为参数，对照光滑试验件的S-N曲线，利用线性累积损伤理论，可以较好地预测结构件的疲劳寿命。对飞机座舱有机玻璃YB3的三种结构件进行了疲劳试验和寿命分析，结果表明：寿命估算结果与试验结果吻合较好。     

B737-800飞机使用升限计算方法研究

首先确定飞机推力、过载限制以及座舱压力这三个限制因素;然后运用飞机最大爬升推力表求最大爬升推力,并对极曲线的运用得到相应的阻力,再将所得数据进行爬升公式的带入,并得到了推力限制高度。同时通过公式的转换得到飞机过载公式,通过确定飞机不同速度下的升力,最终得到相应过载下的限制高度。综合的座舱压力限制值、飞机的推力和飞机的过载限制高度,最终得到飞机的使用升限和飞机使用升限的计算方法。选定B737-800机型来进行具体的算例分析,通过对该机型进行推力限制、过载限制以及飞机座舱压力限制三个方面分析及计算,最终获得了该机型的最大使用升限。     

飞行器板结构中Lamb波解析建模研究

通过理论分析,计算得到特定条件下的板结构中Lamb波的解析解和理论波形,从而为机遇Lamb波的飞行器结构健康监测工作提供坚实的基础.基于对金属板结构的空间-波数域弹性力学分析和压电材料传感器的力电耦合场分析,得到了金属板中Lamb波传播的一般解析解.基于此解析解,可以得到Lamb波传播的理论波形建模结果.为了验证这一解析建模结果,进行了金属板结构中的Lamb波传播实验,通过对比实验结果与建模结果,证明了这一解析建模结果的准确性.     

多发涡扇飞机拍频噪声抑制原理及应用

多发涡扇民用飞机在巡航飞行阶段,客舱区域容易受到拍频噪声的影响。为研究抑制拍频噪声的飞机设计方法,采用管道声学理论对大涵道比涡扇发动机进行拍频噪声建模,明确了拍频噪声主要来源于风扇叶片通过频率的单音及其谐波。应用声波线性叠加原理,分别分析了双发、四发飞机拍频噪声产生的机理,得出抑制拍频噪声的方法是使所有发动机的物理转速一致。在研究四发飞机拍频噪声抑制过程中,推导了频率相近幅值不同单音声波干涉的计算公式,为三发等其他多发飞机的拍频噪声抑制设计提供了参考。为了促进该项技术的工程应用,研究了波音787飞机通过推力管理功能实现拍频噪声抑制的方法,设计了拍频噪声抑制控制律,并对拍频噪声调频的上限和下限进行分析,给出了相应的建议值。飞机系统在向发动机电子控制器(Engine electronic controller,EEC)提供N1转速同步修正量时,应选择发动机控制所用的目标转速进行比较,EEC则以叠加N1转速同步修正量的目标转速进行发动机控制。     

空腔可压缩流致噪声问题研究进展

空腔是一种常见的飞行器结构,高速来流条件下,空腔流致噪声成为重要噪声源,制约飞行器性能的提高。针对空腔可压缩流致噪声问题的研究进展进行综述,分析空腔流激振荡及其诱导噪声的产生机制、参数影响规律与噪声控制技术发展趋势。基于空腔非定常流动及其诱导噪声特性,总结空腔可压缩流致噪声产生、传播规律以及相关研究方法,从来流参数、空腔形态、结构振动等关键参数出发,阐述空腔可压缩流致噪声的参数影响规律,总结空腔噪声控制技术的研究现状以及存在不足。最后,对空腔可压缩流致噪声问题研究面临的挑战和发展趋势进行展望。     

自修复飞行控制的数学模型

对于无法使用冗余技术的结构故障及损伤，欲最大可能地保证飞机的飞行安全，最有前景的方法是采用自修复技术。本根据自修复飞机的特点，明确规范了自修复飞机的若干基本假设，提出了自修复飞机控制输入、操纵输入、指令输入、修复输入以及操控因子等特有的新概念，以及它们之间的相互关系，为研究飞机的自修复控制提供了简单可靠的数学模型结构。     

局部输出反馈阵的求取与应用

特征结构配置法是设计多模态飞行控制系统一种较为有效的方法。在设计时,它可将系统的性能指标与飞机的飞行品质要求结合起来,获取直接和希望的控制规律。本文在此基础上,提出求局部输出反馈阵(其中一部分元素限定为零)的方法,从而可使设计具有更大的灵活性,系统配置也可更为简单。 文中简述了特征结构配置法,对提出的输出反馈阵中元素可限定的计算方法给予推导和论证,并以此法设计了某型飞机多模态飞行控制系统中空中格斗/空地扫射两个控制模态(解耦的)的控制规律,最后对设计的结果作了数字仿真。仿真结果表明:设计的系统具有令人满意的性能,提出的方法是完全可行的。     

任务耗时不确定的飞机过站保障车辆调度

针对多架飞机多个保障作业的保障车辆调度,考虑作业任务耗时的不确定性,构造递阶式染色体编码结构的单亲遗传算法。该算法采用保障作业编号构成控制基因染色体、车辆编号构成参数基因染色体,分别体现过站保障作业时序约束和车辆指派规则约束,使算法对问题具有良好的适用性。设计了基于车辆可调度能力空间概念的染色体解码方法;采用基于适应值的轮盘赌选择策略控制进化方向,并引入均衡算子来提高车辆资源的使用率。通过试验验证算法的有效性。结果表明,所给算法可以提高保障车辆资源的利用效率,同时减少保障花费。     

圆柱-球体三自由度超声电机及其控制

研制了一种一阶纵振和二阶弯振模态组合的圆柱-球体三自由度超声电机。研究了其中两个自由度的运动轨迹跟踪控制策略,并将其应用于电机样机的控制。其中,运转速度的控制采用激励电压幅值调节法,针对位置控制提出了两种运动轨迹控制策略一种是逐点比较控制,另一种是矢量分解控制。本文提出了调节激励电压幅值的3种脉冲宽度调制(PWM)方法,对这些方法作了比较,并通过一系列实验得到验证。结果表明当改变激励电压幅值时,保持3个振动模态的相位差不变和激励电压信号不失真,是简化控制过程、提高控制性能的关键;矢量控制法效果较好,并有轨迹跟踪误差小、运动平稳和噪声小等优点。     

基于改进灰狼优化算法的涡扇发动机性能/喷流噪声综合优化控制研究

为保证整个飞行过程中满足噪声适航标准和飞行器的安全性,需要按照最严苛的噪声要求进行发动机设计,并留有很大的安全裕度,因而导致发动机的性能潜力未能得到发挥。本文对传统灰狼算法进行了改进,提出自适应概率变异策略,在优化过程中调整狩猎模式,提升了算法的全局搜索能力;基于该算法开展涡扇发动机性能/喷流噪声综合寻优控制研究,根据不同飞行需求对航空发动机性能进行优化,获得最佳控制量,在满足安全性和噪声指标的同时,提高发动机的性能。仿真结果表明,改进后的算法具有更好的全局寻优性能,最大推力模式下可提升推力13.45%,最小油耗模式可降低油耗3.19%,最低涡轮前温度模式可降低涡轮前温度2.07%。     

非均匀弹性地基上梁横向振动的渐近解法

研究非均匀弹性地基上梁的横向振动，提供了一种既能保证较高精度、计算又非常简单的固有频率的渐近解法，作为算例，给出了非均匀弹性地基上悬臂梁固有频率的一级近似计算公式并将计算结果与连续质量有限元素法的计算结果作了比较。