仿蝇飞行器性能分析及参数优化

采用改进的准定常气动力和能耗估算方法,对仿蝇布局微型飞行器的结构参数和运动学参数进行了优化,估算了不同尺度样例飞行器的气动力和能耗.结果表明:①仿蝇气动布局更加适合厘米级、毫米级的飞行器,翼展大于3.75 cm时,其性能相对于同尺度的常规布局飞行器不再有优势.②仿蝇布局飞行器的最优运动学参数为:对称转动模式的转动周期为0.2T0.25T;扑动加减速周期为0.15T0.2T;平动迎角取值范围25°30°.增大扑动幅度可以降低扑动频率,但低扑动频率不能产生足够升力时,要减小扑动幅度,增大扑动频率.      

空中和公路两用飞机——“空中轿车”

一种可在高速公路上使用的飞机样机已由美国空中技术飞行器设计与发展公司设计和生产。这种飞机被称为“空中轿车”,机翼很短,可以不用改变外部构形而在高速公路上行驶。 该飞行器的设计师是空中技术飞行器设计与发展公司总裁肯尼思G·韦尼克,他曾是贝尔直升机得克斯特朗公司的高级工程师。与其他“空中汽车”飞行器设计概念的不同在于,它 的机翼在地面使用之前不必拆去、折叠或作其他变更。尽管其翼展短至不足3.05米,展弦比为0.75,但升阻比将能达到近7.5。韦尼克说,从使用的角度来看这已足够了。 最初的设计将考虑三种型号,包括:为私人用户考虑的单发布局;为公司使用者准备的更大动力的双涡桨发动机方案;改善短距起降能力的机头安装前翼的方案,预计能具有军事和     

“珀尔特探测器”无人机创太阳能飞行器飞行高度新纪录

该无人机是美“航空环境公司”按NASA的订单制造的。它是一个翼展33米的飞翼。机上6台发动机依靠安装在翼面上的太阳能电池工作,用于研究地球大气层的最外层,以及检测地球表面的生态状况。该机目前创造了22.5千米的太阳能飞行器飞行高度记录,打破了以前17千     

图片消息

洛克希德·马丁公司一直在为美国海军进行F-117X“海鹰”技术验证机的研究.与其原型机相比,在气动布局上有了较大的改动.最大改变是,机翼是可折叠的,前缘后掠角从原来的67°30’减少到42°,翼展从13.2米增加至19.8米,进近速度减少约20节为135节(250千米/小时),斜置尾翼的设计作了变动,并在两侧增加了一对水平尾翼.海军型的F-117的最大起飞重量为31.2吨(F-117A为24吨),使用GE F414涡扇发动机.公司还为美空军和英国皇家空军提出F-117B方案,最大起飞重量为33.23吨,作战半径1850千米,可装4枚900千克炸弹,而F-117A则为1100千米、2.27吨武器.     

微型扑翼飞行器推力特性试验

通过进行微型扑翼飞行器低速风洞试验,研究了扑动翼展弦比、刚度和弯度对其推力特性的影响.制作了展弦比为2,4.和7以及带弯度与不带弯度的矩形扑动翼,并对三种不同刚度大小的矩形扑动翼进行了结构变形分析;试验风速变化范围从4 m/s到10 m/s,扑动频率从4 Hz到8 Hz.风洞试验结果表明适当的增大扑动翼展弦比或减小扑动翼刚度有助于提高扑翼飞行器的推进效率;而扑动翼翼型弯度的增加不利于推力特性的提高.      

扑翼微型飞行器悬停状态的扑动模式设计

依据美国伯克利大学对微型扑翼飞行器空气动力学的研究成果,对翼展处于10~25 mm(翼尖到翼尖)的扑翼微型飞行器的扑动模式进行了研究。设计了一种当飞行器处于悬停状态时,翼的扑动模式,使得飞行器可以通过改变扑动参数的大小来调节扑动力。仿真结果验证了设计方法的合理性。该研究为扑翼微型飞行器的飞行控制研究提供了一种手段和思路。     

高马赫数下横/逆向喷流干扰流场数值研究

横向喷流和逆向喷流广泛用于高超声速飞行器气动力与气动热控制。采用格心型非结构有限体积法求解基于三温度热化学非平衡模型的全Navier-Stokes方程,对高空、高马赫数来流条件下二维圆柱状构型飞行器的喷流干扰流场进行数值模拟,研究了仅存在横向或逆向喷流以及横/逆向喷流同时存在时的复杂流场结构以及喷流降低热流、减阻、改善升力的具体效果。通过控制变量的方法,探究了不同参数（马赫数、静压）的喷流对流场结构及飞行器的气动力、气动热的影响规律。结果表明：在一定条件下,当逆向喷流与横向喷流同时存在时,下游的横向喷流可以影响到上游的逆向喷流流场结构;逆向喷流可以显著减小高超飞行器阻力,并降低头部壁面热流峰值,而横向喷流对高超飞行器的升力特性有一定提高;在横向喷流已用于飞行器姿态控制的情况下,一定条件下可以同时使用逆向喷流,既可以减阻、又可以降低热流峰值,还可以提升升力。     

现代飞行控制

20世纪60年代出现了飞行器随控布局 CCV 总体设计思想,取代了过去长期以气动布局为核心的飞行器总体设计思想。采用随控布局的设计思想,并发挥飞行控制的纽带作用,不但可充分发挥每一个环节的潜力,尤其可充分发挥气动布局、飞行器结构、推进装置及飞行控制四个环节的综合优化效能,从而大大提高飞行器的     

用改进MMN的MLFMA分析外形隐身的多频减缩特性(英文)

为精确高效计算多极子模式数(MMN),提出了3个控制因子,详细研究了控制因子对多层快速多极子算法(MLFMA)的积分采样点数和计算精度的影响;基于控制因子,提出一种改进措施,可在保证精度的前提下,显著提高计算效率、有效降低内存。对3种飞行器,采用改进的MLFMA,分析了多频散射特性,发现飞行器外形在不同频率区域均可影响雷达散射截面(RCS)。研究了外形隐身布局和考虑隐身的常规布局的RCS多频减缩规律,结果表明,外形隐身在谐振区和高频区具有较大的RCS减缩效果,在瑞利区仍具有较弱影响;与吸波相比,外形隐身可产生较广的多频RCS减缩。以上结果可用于飞行器在多频段或全频段的隐身设计。     

未来航空空气动力学发展(下)

三、可重复使用的高超声速空天飞行器 可重复使用的高超声速空天飞行器集飞机、运载器和航天器的众多功能于一身,能在大气层内高速飞行,也能进入外层空间在轨运行.这种飞行器的飞行马赫数可以超过20,能快速反应,做到全球"即时到达",既可以作为高速运输工具,又可担负空间武器发射平台和实施侦察预警及对敌攻击的任务,是21世纪进入空间、控制空间和争夺制天权的关键武器装备.     

典型布局飞机电磁散射特性数值计算研究

电磁隐身对飞行器战场生存力具有重要影响,作战任务不同,对应的飞行器布局形式也不同,而飞行器布局形式会影响其电磁散射特性。建立四种典型布局形式和电磁模型,基于物理光学法,数值模拟不同布局飞行器的RCS曲线,并分析RCS分布特点;对常规和特殊布局模型,研究其电磁散射的频率响应特性。结果表明:飞机布局决定RCS分布形式,在前向角域内,布局A-1、A-2、B、C、D的电磁隐身性能呈震荡提高趋势,RCS均值从7.770 0dBsm震荡降低至-30.067 3dBsm,布局B的RCS均值为-10.434 7dBsm;而不同布局的后向和周向角域电磁隐身性能依次提高,后向RCS均值由常规布局的22.702 5dBsm缩减为-25.093 8dBsm,周向由7.039 1dBsm缩减为-15.137 3dBsm;在高频区域,频率增加对RCS曲线分布特点影响较小,但曲线震荡性更加明显,RCS算术均值降低。     

微型飞行器的发展与展望——访西北工业大学长江学者宋笔锋教授

研制翼展小于0.15m的飞行器并不难,重要的是这种飞行器能完成特定的任务,如能够摄像,并将所拍摄的图像送回基地;还要具备一定的飞行性能,比如要能飞行几千米,要能躲避障碍物等。那么,究竟需要解决哪些问题?现在研究进展情况如何?微型飞机的前景会怎样?带着以上问题,记者专访了西北工业大学长江学者宋笔锋教授。     

飞行器气动/飞行/控制一体化耦合模拟技术

基于非结构重叠网格技术和全局亚迭方法,发展了一种气动、飞行和控制一体化耦合的非定常求解策略,用于飞行器闭环控制的数值虚拟飞行研究。高超声速飞行器按照设计控制律,采用升降舵偏转进行连续变攻角操纵和静不稳定布局稳定控制;数值虚拟飞行逼真显现了上述非定常流动、运动与控制的时序演化过程。数值虚拟飞行与基于气动数据库插值的飞行仿真比较,控制过程和反馈效果十分吻合。     

美国陆军先进高超声速武器气动问题分析

高超声速飞行器是临近空间飞行器研究的主要类型之一。本文简要介绍美国陆军先进高超声速武器(AHW)计划背景和试验飞行器构型;探讨和分析了AHW的弹道设计、气动布局特点;跟踪美国类似气动布局构型的气动试验研究开展情况,为相关高超声速飞行器的研究提供参考。     

面对称高超飞行器几何参数与总体性能相关性研究

气动技术是高超声速飞行器的重要支撑技术,气动布局的选择与确定是影响飞行器总体方案论证的重要因素.以一类面对称滑翔飞行器为研究对象,采用针对高超声速飞行器的快速工程算法,建立参数化外形的气动数据库,实现由气动布局要素到总体性能指标的映射,并通过数据分析方法,如相关性分析、灵敏度分析等,梳理出影响高超声速滑翔飞行器不同总体性能的关键气动外形几何参数,并进行相关性排序,研究结果可指导高超声速滑翔飞行器的布局设计及优化.     

基于CCSDS MO服务参考模型公共服务接口设计

为提高飞行器任务运控系统的可重用性和可扩展性,对基于CCSDS(空间数据系统咨询委员会)MO(任务运营)服务参考模型的系统设计和实现方法进行了研究。针对MO服务参考模型的核心服务层,以我国飞行器任务运控系统的需求为出发点,在分析了MO服务参考框架、MO服务定义、运控功能服务定义和公共服务组成的基础上,对MO各公共服务的接口进行了分析与设计。采用面向对象方法学、设计模式等理念,设计并实现了相关公共服务接口。通过向运控功能服务提供API(应用程序接口),可以支持系统应用层开发。这为建立符合CCSDS MO服务参考模型的飞行器任务运控系统,并实现系统的可扩展性和可重用性提供了支持。     

一种可重复使用天地往返升力体飞行器概念及其气动布局优化设计研究

通过调研和梳理国内外可重复使用天地往返运输系统的方案、任务剖面、气动布局、气动特点以及飞行性能等发展情况,综合使用二次曲线方法与基于类型函数和形状函数的CST方法,提出一种具有较好的继承性和可持续自主创新发展的新型的可重复使用天地往返升力体飞行器概念(FL-T1)。通过对其进行全速域的升阻特性、压心与质心布置、稳定性分析等,全面掌握了该升力体布局的气动特性。通过对该布局控制舵的匹配设计,研究了飞行器的操纵效率问题。通过多目标优化设计的思想,发展和完善了多目标优化计算方法和软件。针对本文提出的可重复使用天地往返升力体飞行器概念(FL-T1),开展了考虑气动力/气动热综合的多目标优化,获得了性能较优的优化布局。研究表明,该新型气动布局概念具有较大的高超声速配平升阻比、较好的减速特性、可接受的气动热环境、较好的高超声速稳定性和气动控制效率,可以作为未来可重复使用天地往返飞行器的潜在可行方案。在综合性能上,通过本文发展的多目标优化软件优化获得的一系列气动布局方案较初始气动布局,在所关注的方面均有显著的改进,可作为一系列备选方案供设计者选择。     

一种两级入轨可重复使用飞行器规模评估方法

以水平起降两级入轨可重复使用天地往返飞行器为研究对象,在考虑发动机模态转换条件及性能和飞行器推阻特性的情况下,提出了一种基于运载任务能力的飞行器结构质量和容积规模评估的逆向分析方法。根据飞行任务特点,分别借鉴提出了一种运载系统一级和二级的飞行器气动布局方案。以2T有效载荷、LEO近地轨道为任务需求,以马赫数6.0、高度30km为分离点,对飞行器外形尺寸和结构质量及燃料装填进行了评估,并探讨了飞行器结构质量与尺寸间的关系,以及推进剂参数、发动机性能和飞行剖面等对飞行器规模的影响。结果表明,发动机效率对飞行器整体规模影响显著,液体燃料在起飞总重方面有优势,更适合于两级入轨飞行器。同时,不同飞行剖面对飞行器规模有一定影响,概念设计阶段应合理选择飞行剖面以减轻设计难度。     

F-16A可能会被改装为无人攻击机

鉴于美军方近期内提出的用攻击无人机执行攻击任务的需求,美国洛克希德·马丁公司的战术飞机系统分部最近进行了用老龄的F-16A飞机改装为长航时、可装载火力圈外发射武器的无人攻击机(UCAV)的可行性研究.按设计人员的预想,主要的改装工作包括:拆除F-16A的驾驶舱及驾驶员支持系统,换装翼展约18米长的近似直机翼.据称,这种F-16/UCAV可能具有约10000千克的燃油容量,续航时间可达8小时.预计它能于两年内飞行.该机潜在的任务为防御     

气动推力矢量无舵面飞翼的飞行实验

为实现对无舵面飞翼姿态的控制,针对基本型旁路式双喉道气动推力矢量喷管提出了“单发倒Ⅴ双喷管”布局。随后对该布局的喷管进行测力实验,并且最终将其安装在飞行器上进行了成功试飞,并对采集到的飞行数据进行了分析。结果表明:喷管矢量角随喷管阀门开度基本呈线性变化,且无滞回性;安装该布局喷管的飞行器可以不通过舵面控制,仅仅依靠旁路式双喉道气动推力矢量喷管即可有效地控制飞行器姿态;对于所研究的飞行器,在滚转机动性方面,矢量控制与舵面控制效果相近,而对于俯仰机动性,矢量控制效果较弱;后续如果使用该布局喷管控制飞行器姿态时,应当增大两个喷管之间的夹角,将更适用于飞翼布局飞行器的操纵。