舰载机蒸汽弹射起飞数值计算分析

为得到舰载机蒸汽弹射起飞过程中速度和加速度等参数的变化规律,在考虑弹射系统的特性参数、蒸汽泄漏、风速和风向等因素的基础上,构建了蒸汽弹射起飞数学模型。利用所建立的数学模型对弹射起飞过程进行了数值模拟计算。分析结果表明:所建立的数学模型合理可靠,数值计算与试验结果之间的误差小于0.92%;蒸汽初始压力、蒸汽泄漏量、汽缸半径和汽缸数等参数对飞机起飞速度和加速度影响明显;逆风条件对起飞有利,且风速越大飞机起飞所需的推力越小。     

舰载机偏中心定位弹射起飞弹射杆载荷分析

 考虑舰载机偏中心定位,建立了六自由度弹射起飞动力学模型,对偏中心弹射过程中弹射杆受载情况进行了分析计算,讨论了初始偏心距离和起飞重量对弹射杆载荷的影响,并详细论述了其动力学成因。研究结果表明：飞机的滚转运动是导致弹射杆承受较大弯矩和扭矩的主要原因;弹射杆弯矩和扭矩随初始偏心距离的增大而迅速增大,但其轴向拉力受初始偏心距离影响较小;在弹射滑跑初始阶段,弹射杆的轴向拉力、弯矩以及扭矩随起飞重量的减小而增大,而在弹射滑跑后期,弹射杆所受载荷则随起飞重量的减小而减小。     

Exploring mission planning method for a team of carrier aircraft launching

High-level efficiency and safety are of great significance for improving the fighting capability of an aircraft carrier. One way to enhance efficiency and safety level is to organize the carrier aircraft into combat effectively. This paper studies the mission planning problem for a team of carrier aircraft launching, and a novel distributed mission planning architecture is proposed. The architecture is hierarchical and is comprised of four levels, namely, the input level, the coordination level,the path planning level and the execution level. Realistic constraints in each level of the distributed architecture, such as the vortex flow effect, the crowd effect and the motion of aircraft, are considered in the model. To solve this problem, a distributed path planning algorithm based on the asynchronous planning strategy is developed. The proposed Mission Planning Approach for Carrier Aircraft Launching(MPACAL) is validated using the setups of the Nimitz-class aircraft carrier.Compared to the isolated planning architecture and the centralized planning architecture, the proposed distributed planning architecture has advantages in coordinating the launch tasks not only belonging to the same catapult but also when all different catapults are considered. The proposed MPACAL provides a modeling method for the flight deck operation on aircraft carrier.     

应用电磁弹射器的舰载机起飞性能分析

针对应用电磁弹射器的舰载机弹射起飞过程,综合考虑了电磁弹射器的推力、舰载机前起落架突伸力和载舰的运动,建立了舰载机弹射起飞的数学模型,并据此,分析了上述各种因素对舰载机弹射起飞安全性的影响,计算得到在满足舰载机弹射起飞安全准则的条件下,各种起飞因素应该满足的适应范围。研究分析表明：在风浪较大的恶劣天气条件下,通过适当地增加电磁弹射器的电磁推力和前起落架的突伸力,可以有效抑制舰载机的航迹下沉现象,确保舰载机的安全起飞过程。     

基于混合粒子群算法的上升段交会弹道快速优化设计

基于梯度搜索的高效性和粒子群搜索的随机性,提出了一种混合粒子群算法,并应用该算法研究了运载火箭上升段交会弹道快速优化设计问题.以运载火箭与目标飞行器在交会时刻的距离最小为目标函数,设计了运载火箭飞行程序,建立了运载火箭上升段交会弹道优化模型,同时分别采用混合粒子群算法、遗传算法和粒子群算法进行求解.仿真结果表明:基于本文算法对运载火箭上升段交会弹道进行优化设计,平均交会位置误差为4.137m,较遗传算法减少了17.940m,平均优化耗时488.922s,较粒子群算法缩短了2342.125s.混合粒子群算法搜索速度较快,收敛精度较高,可用于运载火箭上升段交会弹道的快速优化设计.      

基于多Agent的舰载机弹射起飞仿真层次模型(英文)

With the aid of multi-agent based modeling approach to complex systems, the hierarchy simulation models of carrier-based aircraft catapult launch are developed. Ocean, carrier, aircraft, and atmosphere are treated as aggregation agents, the detailed components like catapult, landing gears, and disturbances are considered as meta-agents, which belong to their aggregation agent. Thus, the model with two layers is formed i.e. the aggregation agent layer and the meta-agent layer. The information communication among all agents is described. The meta-agents within one aggregation agent communicate with each other directly by information sharing, but the meta-agents, which belong to different aggregation agents exchange their information through the aggregation layer first, and then perceive it from the sharing environment, that is the aggregation agent. Thus, not only the hierarchy model is built, but also the environment perceived by each agent is specified. Meanwhile, the problem of balancing the independency of agent and the resource consumption brought by real-time communication within multi-agent system （MAS） is resolved. Each agent involved in carrier-based aircraft catapult launch is depicted, with considering the interaction within disturbed atmospheric environment and multiple motion bodies including carrier, aircraft, and landing gears. The models of reactive agents among them are derived based on tensors, and the perceived messages and inner frameworks of each agent are characterized. Finally, some results of a simulation instance are given. The simulation and modeling of dynamic system based on multi-agent system is of benefit to express physical concepts and logical hierarchy clearly and precisely. The system model can easily draw in kinds of other agents to achieve a precise simulation of more complex system. This modeling technique makes the complex integral dynamic equations of multibodies decompose into parallel operations of single agent, and it is convenient to expand, maintain, and reuse the pro     

面向机舰适配的舰载飞机起降特性分析

机舰适配性是舰载飞机总体设计的核心内容之一,通常包括性能适配和保障适配两部分,是舰载飞机总体设计特有的阶段;其内涵是指舰载飞机充分、高效利用航母的特性,使用其设备和装置的固有能力。以舰载飞机的使用环境为切入点,定义了有人驾驶陆基飞机改舰载机设计所需考虑的机舰适配的诸多方面;以滑跃起飞/拦阻着舰型舰载机为实例,突出性能适配,对滑跃起飞和拦阻着舰的过程进行物理分解,探求舰机以及环境参数对其性能的影响,建立了相关性能的计算方法,并结合国外典型航母的数据进行了计算分析,定量评估了甲板风对滑跃起飞和拦阻着舰的作用。同时,从保证着舰安全性的角度给出了建议的着舰方式、标准拦阻程序和安全逃逸的最短甲板长度需求。最后,给出了滑跃起飞/拦阻着舰飞机设计的关注点。     

舰载机弹射起飞前起落架牵制载荷突卸动力学分析

舰载机弹射起飞过程中,由于牵制载荷突卸而产生的前起落架沿航向的快速振动会给机体结构和设备都带来严重的疲劳问题,为研究该振动现象并提出解决方案,建立了舰载机弹射起飞动力学模型,分析计算了前起落架的受载情况,并详细论述其动力学成因,推导了消除前起落架振动现象的充分必要条件.研究结果表明:牵制载荷沿下扭力臂轴向的载荷分量所造...     

小推力深空探测轨道全局优化设计

 针对小推力深空探测四维轨道优化设计,给出了一种组合优化算法,采用该算法基于二体模型进行了深空探测四维轨道全局优化。该组合优化算法由动态规划算法、静态参数优化算法与共轭梯度算法组成。动态规划算法和静态参数优化算法用以选择最优的发射窗口、返回窗口及相应的近似飞行轨道;基于该近似轨道方案,采用共轭梯度算法（解决两点边值问题）求解精确的最优轨道。通过大量的数值仿真计算,得到了航天器的全局最优飞行轨道,及相应的最优发射窗口与返回窗口。数值仿真结果表明,该组合优化算法对深空探测轨道优化具有良好的通用性和工程运用价值。     

基于遗传算法的飞机经济爬升速度优化方法

为提高宽体飞机的爬升经济性,首先建立了爬升阶段飞行动力学模型和优化目标计算模型,确定了基于速度优化的最佳爬升策略;然后,在最佳爬升策略的基础上,建立了基于遗传算法的双表速爬升优化模型,得到近似最佳爬升策略,并分析了该爬升策略的可行性;最后,以某宽体飞机为例,分析了近似最佳爬升策略的影响因素。研究结果表明:最佳爬升策略相对传统爬升策略经济性提升3%~8%,且改进后的近似爬升策略与最佳爬升策略误差不超过1.4%;飞机重量、温度偏差和成本指数均会影响爬升策略的性能参数。     

基于Simulink的小型无人机弹射架性能仿真

建立弹射系统的动态模型,为弹射起飞提供可信度高的分析设计、仿真验证平台。文章以弹力弹射系统为研究对象,建立无人机弹射起飞过程动力学、运动学模型,基于Matlab/Simulink模块,对弹性元件弹力系数、导轨长度、离架速度等参数进行了系统分析。在仿真过程中,通过改变系统的不同参数,得到了这些参数对系统弹射性能的影响规律。合理的匹配这些参数,可使用此系统弹射多种型号的无人机,提高了效率,节省了试验资源和经费。同时为无人机弹射系统优化和设计研发提供了理论依据。     

基于改进布谷鸟算法的舱门锁定可靠性分析

民机舱门的锁定功能对民机飞行的安全性和可靠性起到非常重要的作用。将民机舱门锁定机构的过中心锁定可靠性安全边界方程转化为无约束的优化问题,来求解舱门过中心锁定可靠性指标。提出了一种改进的布谷鸟算法,以提高基本布谷鸟算法的收敛速度和计算精度,并将算法引入到民机舱门过中心锁定可靠性分析中。研究结果表明,在对民机舱门过中心锁定可靠性分析过程中,所提出的改进的布谷鸟算法与蒙特卡洛法、遗传算法相比,计算精度与计算效率都有显著提高。     

舰载机弹射起飞及拦阻着舰动力学问题

 弹射起飞和拦阻着舰是舰载机的特殊动力学问题,弹射起飞过程中的起飞离舰姿态、安全离舰速度及离舰上升航迹;着舰过程中的下滑航迹标定及保持、啮合速度及拦阻滑跑;逃逸复飞能力等是舰载机起落性能的主要评定指标。这些指标与航空母舰的大气扰动、航空母舰的纵倾、横摇和升沉运动的影响密切有关。本文在探讨舰载机起落性能研究方法的基础上,进行了示例仿真研究,其计算结果与能取得的示例飞机的某些结果是一致的。     

舰载机斜板／弹射综合起飞的性能收益与关键问题

弹射起飞技术难度大、能量消耗大,弹射系统质量体积大,而滑跃起飞又无法使推重比小的舰载机起飞,难以形成强大战斗力,针对这一问题,提出将弹射起飞和滑跃甲板结合起来的斜板／弹射综合起飞方式。针对这种起飞方式的特点进行了分析,并通过数值仿真,说明了这种起飞方式预期的性能收益以及存在的关键问题。     

基于Kriging模型的离心叶轮结构优化设计

研究了以减重为目标的航空发动机离心叶轮结构优化问题,将Kriging模型与遗传算法相结合,应用拉丁方试验设计和有限元分析生成初始样本数据,利用初始样本数据建立离心叶轮重量和最大应力等状态参数的Kriging模型,运用遗传算法对该Kriging模型在设计空间进行全局寻优,利用有限元分析方法计算近似最优设计点的状态参数,并以此更新已有的设计样本数据,不断提高Kriging模型的近似精度.计算结果表明,基于Kriging模型-遗传算法的离心叶轮结构优化设计方法不仅可以获得良好的优化结果,比直接用遗传算法寻优减少了大量计算时间,提高了设计效率,同多项式模型-遗传算法相比也有效率优势.     

终端区多机协同进场下的飞机性能参数优化方法

为了降低多条航路上下降至同一航路点的多架飞机最后巡航阶段和下降阶段的运行总成本,同时要确保飞机的飞行安全,研究了多架飞机下降至同一航路点时降低总运行成本的参数优化方法。首先,介绍了飞机性能参数计算方法;其次,为了提高寻找飞至同一航路点各架飞机使得总运行成本最低的合适指示空速的计算速度,建立了考虑间隔约束的参数优化模型,并通过精英保留的遗传算法进行优化运算;最后,用某型民用飞机对建立的模型进行算例仿真。结果表明,该模型能准确计算出各架飞机使总运行成本最低的指示空速,对航空公司处理多架飞机下降至同一航路点降低总运行成本有较大的指导意义。     

舰载飞机弹射滑跑起飞特性计算

给出舰载飞机从航空母舰上弹射滑跑起飞的动力学模型，基本解算方法和示例计算结果。考虑了起落架油液减震装置的柔性对起飞滑跑特性的影响，列出了起落架受力的数学模型和飞机纵向动力学方程，根据编制的计算机源程序，以典型的Ａ－６舰载机为算例，给出在整个弹射滑跑起飞过程中的ａ，ｘ，ｘ，ｙ和ｙ等弹射运动参数的动态反应特性。     

基于模型预测静态规划的自适应轨迹跟踪算法

轨迹跟踪是飞机自主运动控制的关键问题之一。跟踪模型预测静态规划（T-MPSP）是一种新近发展的基于非线性模型的轨迹跟踪算法,但对于飞行器受损等情况下,模型参数相较于标称模型具有较大的偏差时,则可能导致轨迹跟踪效果不理想。提出了基于参数估计的自适应轨迹跟踪算法,在模型预测静态规划（MPSP）的框架下得出解析解,实现了对参数的实时估计,据此更新跟踪模型预测静态规划算法中所使用的模型后,可以有效扩大对参数偏离的适应性,并保留模型预测静态规划计算效率高的特点。通过仿真对比得出,相较于已有的跟踪模型预测静态规划,改进后的算法对模型参数偏离的容忍性明显提高,且算法迭代效率高,适于在线应用。     

DO 28非线性多点模型的建立及其参数估计

 本文建立了DO 28试验机的非线性六自由度多点数学模型。该模型考虑了飞机运动的高度非线性,螺旋桨、机翼、尾翼空气动力特性,改进的推力计算,风场干扰以及飞行试验数据一致性检验和校正。与一点模型相比,该模型能更准确地描述飞机的运动,更适合飞机的参数估计。     

国产民用运输类飞机障碍物限重计算模型优化研究

航空公司使用多年的某国产民用飞机性能软件,在障碍物限重计算准确性方面虽能获得较满意的结果,但计算时间较长。分析该软件所用计算模型计算效率较低的原因,通过对比采用最小改平高和采用最大改平高两种模型的计算结果和计算效率,建立优化模型,计算不同障碍物、不同风速条件下,优化模型与原模型的障碍物限重、改平高度和计算时间,并进行比较分析。结果表明：两种模型的障碍物限重和改平高度计算结果基本相同;无障碍物时,不论有风无风,采用最小改平高的优化模型相对采用最大改平高的原模型均可减少计算时间25%;有障碍物时,无风情况下,采用最小改平高的优化模型可减少计算时间78% 以上,有风时,则可减少计算时间75% 以上。采用最小改平高的模型可以兼顾准确性和高效性。