大型军用运输机性能管理及自动着陆技术(上)

飞行性能管理是一种专门用于飞行性能优化的综合飞行控制技术,它可以根据某一指标优化飞行剖面,生成优化航迹,使军用运输机最大限度地缩短执行任务的时间。为了跟踪生成的优化航迹,实现安全快速的下滑着陆,对大型军用运输机的自动控制系统提出了较高的要求。本文主要介绍了大型军用运输机性能管理及自动着陆方面的研究成果,并与民用运输机的相关研究进行了对比。     

大型军用运输机性能管理及自动着陆技术(下)

飞行性能管理是一种专门用于飞行性能优化的综合飞行控制技术,它可以根据某一指标优化飞行剖面,生成优化航迹,使军用运输机最大限度地缩短执行任务的时间。为了跟踪生成的优化航迹,实现安全快速的下滑着陆,对大型军用运输机的自动控制系统提出了较高的要求。本文主要介绍了大型军用运输机性能管理及自动着陆方面的研究成果,并与民用运输机的相关研究进行了对比。     

大型运输机全寿命成本模型分析

大型运输机的发展,对于国民经济及国防事业发展具有重要的意义。由于研制大型运输机发展人力、财力投入大,使用周期长,因而,早期研制阶段进行全寿命成本模型分析对于研制方案的优选、提高竞争水平具有重要影响。本文从大型运输机概念设计中对经济性分析的需求出发,结合我国国情,探讨了大型运输机全寿命成本模型的建立方法。     

大型民用运输机噪声航迹及其仿真研究

噪声是民机型号适航合格取证的一项重要指标,噪声航迹是噪声合格审定的重要环节。本文讨论大型客机噪声合格审定基准噪声航迹及其计算。首先明确当前噪声航迹的定义,接着提出一种满足当前适航条例的民用运输机噪声航迹计算模型,最后给出算例分析,并指出未来研究的方向。     

大型军用运输机总体参数敏感性分析

总体参数敏感性分析是确定飞机总体参数的主要依据之一。本文以大型军用运输机作为背景机型,首先根据大型军用运输机设计要求,初步确定飞机的主要参数,建立性能分析模型,并以此为基础,分析各总体参数对飞机性能的影响,包括最大平飞速度,起飞滑跑距离,着陆滑跑距离,最后在计算结果的基础上进行分析,为总体参数的确定提供参考、依据。     

大型运输机飞机信息规划问题探讨

论述了飞机信息规划工作在大型运输机论证和设计中的重要性,分析了大型运输机在飞行作业质量保证、飞机维修保障及飞行事故调查等方面对飞机信息的使用需求,并简要论述了大型运输机飞机信息规划的主要内容。最后特别强调了在大型运输机的飞机信息规划工作中,应组成由使用方为主导、各方联合参加的飞机信息工作组。     

C-17大型军用运输机基础设施

C-17大型运输机是澳大利亚国防力量的重要组成部分,为了更好地发挥其全球响应能力,国会计划在4个皇家空军基地建设C-17大型运输机基础设施。文章介绍了C-17飞机必要的设备和基础设施,描述了建设这些基础设施的背景、需求、环境考虑、规范标准以及所必需的设备。     

基于成本指数的民机四维航迹预测优化算法

近年来,四维轨迹预测与优化功能成为了飞行管理系统(Flight Management System,简称FMS)技术的研究热点。航迹预测结果的准确性直接关系着飞机的参数指标,同时也关系着飞机运行的经济性,甚至决定飞机的安全性。从飞机运行的成本角度出发,根据运行成本建立飞机运行的代价函数模型,分别对巡航阶段的速度和高度建模,将代价函数作为优化对象对四维航迹预测结果进行优化,总结出一套最经济巡航速度以及最经济巡航高度的计算方法,为民用飞机四维航迹预测的优化提供了切实可行的理论参考。     

大型运输机综合监视系统

为了更好地保证大型运输机的飞行安全,世界主要航空电子公司不断改进机载综合监视系统,这类创新的设备为大型运输机的安全、可靠和高效运营提供了有效的技术保障。     

大型运输机先进概念布局技术研究（上）

介绍了各种飞机布局形式,包括各种常规布局与特种布局。分析比较各种布局形式的特点、适用性,以及某些需重视和进一步去解决的关键技术问题。由大型运输类飞机未来发展的方向,以及一些外国公司正在研究中的大型运输机的新布局形式,特别是飞翼布局的研究,提出未来大型运输机新概念布局研究的方向,飞翼布局应是重点。     

空间大型机械臂系统载运轨迹优化方法

针对在搬运及组装数十吨级负载过程中,空间站用大型机械臂会对空间站载体姿态产生扰动的问题,提出了一种笛卡尔轨迹参数化方法。利用基于广义雅克比矩阵（GJM）的分解运动速度控制和优化算法来实现基座姿态扰动控制,建立了反映载体姿态变化的目标函数。基于关节运动范围及避免动力学奇异等约束,采用粒子群（PSO）算法进行目标函数的优化,有效降低了空间大型机械臂系统在搬运重型负载过程中对载体姿态的影响。仿真结果验证了算法的有效性。     

面向弹道优化的高超声速再入飞行器模态稳定性分析

为研究高超声速再入飞行器沿弹道的自由扰动运动的稳定性,考虑大气密度随高度的变化和引力梯度,建立了高超声速无动力再入纵向动力学小扰动线性化方程,然后获得转移矩阵和特征方程,在此基础上进行沿弹道的纵向模态分析。利用二次曲线及基于类型函数和形状函数（CST）的方法提出升力式高超声速飞行器气动布局,并采用工程估算方法获得飞行器气动特性数据。针对最大射程、最小射程和跳跃弹道等典型再入弹道进行沿弹道的模态稳定性分析,得到高超声速再入弹道高度模态、沉浮模态和短周期模态稳定性沿弹道的变化特征。从稳定性的角度,对弹道优化提出建议：应避免所设计的弹道产生太大的跳跃,即使是牺牲一些射程上的性能,因为跳跃会使短周期模态和沉浮模态产生更多的不稳定特征根。     

互操作模式下4D航迹数据建模与分析

未来ATC的发展是以航迹为对象从管制意图出发并配备相应的间隔.实时动态地掌握航空器与航空器之间的位置;依据美国Next-Gen空中交通管理系统的4D航迹应用规划,针对4D航迹的数据内容借助UML和XML Schema完成了4D航迹的数据建模,并给出了4D航迹互操作模式下的发布订阅模型;通过对该模型的QoS(quality of service)数据同步的分析,可有效地规范4D航迹互操作模式下的数据交换.     

高超声速飞行器再入轨迹多目标优化

针对飞行器再入轨迹多目标优化问题,提出了一种基于粒子群算法与层次分析法的综合求解策略。首先,根据飞行器的动力学模型以及再入约束条件,建立了飞行器多目标优化模型;然后,考虑到粒子群算法只能求解无约束单目标问题,采用罚函数处理飞行过程中的约束条件和优化目标;最后,针对不同约束及目标的权重对再入轨迹的影响,利用层次分析法建立包含主观评估信息的优化模型,采用粒子群算法优化求解满足相应约束条件的再入轨迹问题。仿真结果表明,该方法所生成的优化轨迹具有较高的精度和计算效率,并对设计者的主观需求有良好的体现。     

高超声速飞行器末段轨迹快速优化

利用高斯伪谱法求解具有路径约束和落角、落速等终端约束条件下的高超声速飞行器末段轨迹优化问题.分析了不同LG节点数目对该问题求解精度和计算时间的影响,以及不同LG节点的拟合多项式与实际积分结果之间的相对误差关系.根据精度需要,选择合适的LG节点进行优化,分析了状态变量与积分结果的相对误差传播情况.仿真结果表明,采用节点分析后的高斯伪谱法在求解该问题上具有较高的计算精度和计算效率.     

无人机栖落机动建模与轨迹优化

对固定翼无人飞行器栖落机动的纵向运动进行了气动特性建模与轨迹优化设计。通过运动捕捉系统测量获得试验滑翔机实时飞行数据,并结合统计学原理和平板气动理论建立了气动模型和动力学模型。针对所建立的模型采用GPOPS优化工具箱设计了栖落机动标称轨迹。优化结果表明,不同初始速度条件下执行栖落机动的空间需求不同,但最终都可以实现以相同的栖落速度落到同一位置。     

冲压发动机导弹爬升段和巡航段轨迹优化

为了研究冲压发动机导弹爬升段和高空巡航段的燃油最优弹道,提高射程,提出了较为通用的一体化优化设计方法。研究了冲压发动机、导弹气动力与弹道之间的耦合特性,建立了导弹动力学模型,将弹道的最优控制问题转化为参数优化问题。为求解该参数优化问题,针对传统粒子群(PSO)算法求解优化问题时存在的早熟收敛的不足,提出了一种算法结构,改善粒子群算法的性能,求其最优解。数值结果表明:改进的算法相对其他几种粒子群算法具备更优秀的性能。所优化弹道相比导弹试验数据,以飞行时间增加3.3%为代价,节约了4.46%燃油。多组高弹道的仿真结果表明,巡航高度应不超过动压边界前提下,高弹道巡航有利于节约燃油,增加导弹射程。     

基于HP-RPM的高超声速滑翔飞行器轨迹优化

针对含有航路点、禁飞区约束的再入突防轨迹优化问题,提出了基于HP自适应Radau伪谱法(HP-RPM)的分段轨迹优化策略,给出了在含有热流密度、过载、动压、航路点和禁飞区等约束条件下的再入轨迹优化模型;利用HP-RPM对含有再入的最优控制问题进行离散化,将其转为非线性规划问题,并根据航路点所在的位置,对再入轨迹进行分段,以再入滑翔飞行的时间最短为仿真目标函数进行仿真计算。仿真结果表明,此方法可以生成一条满足多种约束条件的高精度优化轨迹,并且用时较短。     

高超声速飞行器周期巡航轨迹设计与优化

针对高超声速飞行器,给出了参数建模方法并分析了其气动特性,建立了乘波体外形高超声速飞行器的纵向平面运动学模型;提出了高超声速飞行器巡航段周期轨迹的方案及相应的轨迹优化方法.采用高斯伪谱法解决周期性轨道优化问题,将原有的连续周期非线性优化问题转化为多段离散优化问题,并采用SQP算法求得最优解.仿真结果表明,在巡航航程相同的情况下,周期轨迹比稳态轨迹更省燃料.     

基于高斯伪谱法的飞机下降段轨迹优化

以大型运输机为研究对象,进行风干扰下的飞机下降段轨迹优化.通过对飞机下降过程的分析,建立了飞机的运动学模型、油耗模型和大气模型,得出了问题的目标函数和约束.运用高斯伪谱法把最优控制问题转化为非线性规划问题,并用序列二次规划求解非线性规划问题.仿真计算得到飞机最短下降时间的最优轨迹,讨论了不同的成本指数对下降时间和燃油消耗的影响.仿真结果表明,成本指数越大,飞机下降时间越短,燃油消耗越多.