民用飞机颤振试飞技术研究

为了能够顺利完成ARJ21-700飞机颤振试飞,研究民用运输类飞机颤振试飞的依据与要求,提出民用运输类飞机颤振试飞的测试方法、试飞方法、激励方法和数据处理方法;结合ARJ21-700飞机合格审定试飞进行试飞验证,给出该型飞机颤振特性试飞的符合性验证结果。结果表明:该套方法适合民用运输类飞机合格审定颤振试飞。     

洛克希德·马丁公司开展颤振研究

颤振是飞机飞行中可能面临的一个异常危险的情况。人类虽然经过数十年的探索找到了一些解决颤振问题的方法，但是在颤振机理研究、颤振预测、颤振抑制等方面还有很多问题亟待解决。近年来，在美国空军的资助下，洛马公司启动了一项主动气动弹性控制技术研究项目，旨在更好地解决颤振预测的问题，并开发以柔性机翼进行主动颤振抑制的技术。该技术一旦投入使用，机翼将变得细长而轻薄，飞机也能够节省更多的燃油。     

15米翼展太阳能飞机机翼颤振分析和刚度设计

太阳能飞机小刚度和大变形的特点导致其普遍存在颤振问题,因此有必要合理建立太阳能飞机的动力学模型并进行颤振分析。以国内某15米翼展太阳能飞机为研究对象,建立初始的动力学模型,然后根据目标颤振速度调节模型刚度,得到了与目标颤振速度匹配的机翼主梁刚度,从而实现太阳能飞机的动力学反向建模,并在此基础上进行颤振分析,形成完整的太阳能飞机颤振分析设计方法。结果表明:该机翼扭转刚度增大70%,其颤振速度可提高29%。本文方法可用于指导15米太阳能飞机的防颤振设计。     

机翼优化设计中颤振特性的快速预估方法

某民机型号研制中，为改进飞机性能对机翼部件进行了结构优化设计，而机翼的颤振特性是衡量结构优化设计方案是否满足设计要求的一项重要指标。这里介绍了一种颤振特性快速预估方法，用于研究机翼优化设计中结构刚度降低对机翼颤振特性的影响趋势。并用此方法对该飞机机翼结构优化设计方案进行了机翼翼面刚度及颤振特性预估，迅速评估了优化方案是否满足颤振设计要求。     

基于一种灰色聚类滤波算法的飞机远程故障诊断虚警辨识方法

 在航线排故过程中,常会出现飞机远程实时故障报文信息的“飞机通信与寻址系统(ACARS)虚警”现象,使排故效率降低。对此,本文将灰色聚类和滤波理论结合提出了一种新的辨识算法——灰色聚类滤波算法,将常增益滤波引入灰色聚类算法,在灰色聚类算法中使用ACARS报文故障的当前数据分类故障、判断虚警的基础上,增加报文故障的历史数据,用滤波方法将历史的和当前的数据结合起来,提高辨识虚警的准确性。本算法应用于航空公司的波音777机队,能够有效辨识飞机实时故障报文信息中的虚警。     

敏捷性管理系统优化设计

 为了充分发挥战斗机敏捷性管理系统增强飞机作战能力的作用,利用最优控制的研究成果——直接多重打靶法,在通过仅假设出节点处的控制变量值以改进原算法之后,对敏捷性管理系统进行了优化设计。结果表明,因所对应的非线性规划问题维数降低很多,改进算法能更快、更有效地求解一类受约束最优控制问题;通过最优设计,使得敏捷性管理系统在确保满足各种约束条件的前提下,飞机的转弯时间缩短了近20%。     

机翼颤振可靠性分析

为了反映同一型号的一批飞机颤振临界速度本身固有的随机性质，本文了一种与序列响应面算法相结合的颤振速度可靠性分析方法。并以此为基础，发展了一个可用于杨翼颤振临界速度可靠性分析的计算机程序RFL。文中给出了包括K8、Q5机翼在内的若干算例，证实了所述方法与程度的实用性。     

复合材料超临界机翼跨音速颤振实验与数值计算研究

颤振课题是飞机设计过程中常常遇到的一个关键技术问题。以支线客机ARJ21超临界机翼颤振特性研究为背景,在俄罗斯TsAGI的T-106风洞中完成了该复合材料机翼跨音速颤振实验,基于N-S方程和无限插值方法（TFI）生成三维贴体运动网格对超临界机翼跨音速颤振进行了并行计算。结果表明：复合材料的超临界机翼在跨音速区域具有跨音速颤振＂凹坑＂现象;与风洞实验结果相比,有较好的一致性,为使用超临界机翼的运输类飞机跨音速颤振特性预计提供了一定的参考。     

基于气动力分段表达的颤振求解方法与模态跟踪技术的应用

在频域颤振方程的求解中,PQI法采用分段气动力的表达形式将颤振方程进行分段直接求解,避免了迭代。由于广义气动力分段插值函数PQI的构建依赖折合频率的选取,将构造的分段插值函数嵌入颤振方程中求解存在模态窜支问题,对此发展了一种基于特征值摄动理论的预测跟踪法来确定各阶模态对应的特征值随参数变化的前后对应关系。文中介绍了PQI颤振分析的基本方法,并采用P-K法进行对比分析来验证算法的计算精度,最后将发展方法应用到某飞机全机轴对称状态颤振分析中来验证算法在实际工程颤振分析中的有效性,数值结果表明该方法计算精度高,模态跟踪效果良好。     

考虑颤振和突风响应的飞机刚度设计方法

介绍了飞机气动弹性安全性指标——颤振和舒适性指标——突风响应;探讨了飞机飞行品质的舒适性概念;结合飞机工程设计,提出了考虑气动弹性安全性和舒适性的飞机刚度设计方法,给出了一个大展弦比、后掠机翼的刚度设计。算例结果表明,在满足颤振包线的前提下,采用该设计方法使得机翼刚度水平提高了28%,突风响应加速度减小了12.5%,舒适度提高了14.88%。说明在满足颤振安全要求的前提下,通过考虑舒适性的突风响应迭代计算,可以降低飞机突风响应加速度,从而提高飞机的乘坐舒适度。     

一种颤振分析新方法

本文提出一种颤振分析新方法－正交搜索法，其本思想是依据解析函数的保角映，沿复变量实部和虚部交替搜索，逐步达到所求方程的根。完全非定常气动力由格林九方法直接计算，颤振分析结果准确。该算法可在计算机上执行，有一定推广价值。     

基于非结构嵌套网格和逆风格式的旋翼悬停流场数值模拟

为更好地计及桨叶间相互影响,同时捕捉桨尖附近的流场细节,发展了一套非结构运动嵌套网格方法,并针对关键的贡献单元搜寻问题提出了一种高效的搜索方法.为了可方便地扩展到前飞状态的计算,同时为提高旋翼流场涡量的捕捉精度和效率,采用双时间法求解惯性坐标系下的非定常N-S主控方程,空间方向上使用二阶迎风格式,在此基础上,将不同精度格式的计算结果与试验值进行对比,并讨论了桨尖形状变化对旋翼气动特性的影响,结果表明本文建立的CFD方法对旋翼悬停流场的模拟是很有效的.     

The Radio Plasma Imager investigation on the IMAGE spacecraft

Radio plasma imaging uses total reflection of electromagnetic waves from plasmas whose plasma frequencies equal the radio sounding frequency and whose electron density gradients are parallel to the wave normals. The Radio Plasma Imager (RPI) has two orthogonal 500-m long dipole antennas in the spin plane for near omni-directional transmission. The third antenna is a 20-m dipole along the spin axis. Echoes from the magnetopause, plasmasphere and cusp will be received with the three orthogonal antennas, allowing the determination of their angle-of-arrival. Thus it will be possible to create image fragments of the reflecting density structures. The instrument can execute a large variety of programmable measuring options at frequencies between 3 kHz and 3 MHz. Tuning of the transmit antennas provides optimum power transfer from the 10 W transmitter to the antennas. The instrument can operate in three active sounding modes: (1) remote sounding to probe magnetospheric boundaries, (2) local (relaxation) sounding to probe the local plasma frequency and scalar magnetic field, and (3) whistler stimulation sounding. In addition, there is a passive mode to record natural emissions, and to determine the local electron density, the scalar magnetic field, and temperature by using a thermal noise spectroscopy technique.     

基于雷达散射截面约束的气动优化设计

采用拉格朗日乘子法优化设计了雷达散射截面约束条件下的锥形融合气动外形.拉格朗日乘子法中的极小化问题采用动态演化的优化设计方法求解.该方法是一种基于非定常演化的优化设计方法,即在求解非定常流动支配方程的时候同时履行优化过程,较其它基于定常解的优化方法具有高得多的计算效率.其中的雷达散射截面通过求解非结构的笛卡儿网格上的时域麦克斯韦方程来得到,而升阻比则通过求解锥形流方程来计算.通过优化设计,得到了M∞=8.0时,升阻比为4.98,雷达散射截面只有1.66m2的锥形融合气动外形.     

传递矩阵法特征值问题解法改进

传递矩阵法实特征值方程的形式为:D(Ω)=0(1)式中D(Ω)是随Ω而变化的N阶特征行列式。      

化学非平衡流动解耦算法的回顾与新进展

超声速化学非平衡流动的数值模拟一直是计算流体力学领域的难点,主要体现在如下几个方面：物理过程非常复杂,存在着激波、燃烧波等各种复杂波系的相互作用;超声速化学非平衡流动属于典型的时空多尺度物理问题,其控制方程存在严重的刚性,给数值求解带来了很大困难。对国内外的解耦算法研究现状简单综述后,主要介绍1993年刘君提出的解耦算法的理论基础,流动方程采用冻结流模型,源项方程模拟流体微团在当地绝热、定容的热力学系统内发生的化学反应过程。通过引入两个中间变量,即等效内能和等效比热比,将与温度无关的生成焓从流动方程组能量项中分离出去,源项方程组中包含等效内能,使用不同算子对流动方程和源项方程解耦求解。与传统解耦算法相比,源项方程的求解过程中包含状态参数和组元同时变化。结合刘君解耦算法机理和有限体积法空间平均特性,介绍近期在提高算法计算效率方面的研究进展,包括流动方程优化算法和耦合过程优化。采用优化算法对经典的激波诱导燃烧算例进行数值模拟,与不同文献结果进行对比,验证了优化算法的时空精度。通过总结经验发现化学非平衡反应仅发生在流场局部区域,提出质量生成率判据,结合相应模拟结果验证了方法的可行性,可以进一步提高化学反应算子的计算效率。     

重叠网格洞面优化技术的改进与应用

针对传统割补法在壁面狭缝处网格重叠失败的问题,提出了以单元顶点状态进行洞面优化的vertex方法及以单元大小进行洞面优化的volume方法的两种改进方法。这两种方法将传统割补法中切割和填补两步搜索方法改为一步搜索方法进行重叠网格的洞面优化。通过数值试验证明:两种洞面优化方法都能很好地解决壁面狭缝网格重叠问题,网格重叠区域流场数值传递正确,计算结果与试验值吻合,优化效率高,收敛速度快。volume优化方法与vertex优化方法相比可以减少由网格大小不对等引起的数值误差,计算结果和计算精度均优于vertex优化方法。     

极大似然法对比试验研究及其试验数据处理

 基于中值Ｓ－Ｎ曲线的三参数幂函数式，根据极大似然原理，分别给出了测定Ｐ－Ｓ－Ｎ曲线的单点试验、成组试验和单点－成组试验结果的Ｐ－Ｓ－Ｎ曲线公式。并进行了对比试验，使用文中方法统计分析试验数据，发现单点法、单点－成组法及成组法测定出的Ｐ－Ｓ－Ｎ曲线较接近。由于单点法能够大量节省试样，且能保证一定的精度；因此它适合构件和模拟件Ｐ－Ｓ－Ｎ曲线的测定     

Iterative Optimal Orthogonalization of the Strapdown Matrix

This paper treats the problem of finding an orthogonal matrix which is the closest, in the Forbenius norm, to a given nonorthogonal matrix. This nonorthogonal matrix is the result of a fast but rather inaccurate computation of the well-known direction cosine matrix (DCM) of a strapdown inertial navigation system. The known closed-form solution to this problem is rederived using the directional derivative method, and the conditions for minimum distance are derived and discussed. A new iterative technique for solving this problem is derived as a result of the application of the gradient projection technique and the directional derivative method. The practical computational problems involved in this technique are discussed. The new technique is demonstrated by three examples. Although particular attention is given to the 3 X 3 direction cosine matrix, the conclusions are nonetheless valid higher order matries.     

轴对称火焰温度场的全息干涉计量

本文对轴对称位相物体的全息干涉计量中光线在位相物体中的折射引起的计量误差进行了计算分析,并且介绍了一种修正这种误差的简单方法。根据这一原理对酒精灯火焰和氢气火焰的温度分布进行了全息干涉计量。在干涉条纹的细化搜索中,采用了计算机图像处理方法。