舰载机着舰任务下的飞行员建模研究

为研究舰载机在下滑着舰时飞行员的操纵策略,建立了着舰任务下的双通道飞行员模型.以人工着舰时飞行员控制飞机进行轨迹跟踪为背景,以着舰时惯用的“反区”操纵技术为依据,确立了舰载机飞行员控制律,并对控制增益参数进行了自适应设计.最后结合F-18A舰载机,运用SIMILINK软件进行了仿真.结果表明,该模型能很好地反映着舰任务下的飞行员操纵特性,可为飞行员着舰操纵提供参考.     

油门响应特性对飞行员操纵着舰任务的影响研究

为了研究舰载机小油门响应特性对着舰任务的影响,建立舰载机着舰动力学模型以及驾驶员模型,以此为研究基础,采用自动油门系统(APCS)来分担驾驶员的操纵负荷,提高舰载机着舰的准确性。小油门的响应设计准则为:在油门阶跃输入后1.2 s的时间内使飞机的稳态加速度值达到±0.12g的90%。针对3种不同油门特性进行了飞行员操纵着舰的仿真计算。结果表明,飞机在进入下滑道时达到5 m的高度误差、小油门响应超过1.6 s时,驾驶员操纵舰载机将不能达到着舰要求。     

基于相似构型决策的舰载机驾驶员建模与评估

舰船运动和舰尾流等复杂海况是影响舰载机着舰难易度和精确度的重要因素，建立驾驶员着舰控制行为模型并构建人机闭环系统是评估复杂海况对驾驶员操纵负荷影响的有效手段。此外，新一代舰载机存在多种构型配置，并且即便是同一飞机其每次开始着舰时也可能处于不同的质量和气动构型下，因此在驾驶员建模中有必要考虑飞机构型变化。针对舰载机着舰操纵负荷评估问题，基于飞行试验手段和频域计算方法，建立了纵向俯仰跟踪的Hess结构驾驶员模型。考虑飞机着舰构型的变化，基于CAP准则和控制扩展方法，构建了舰载机典型构型库，并应用驾驶员在环仿真试验建立了与各飞机构型匹配的驾驶员模型，形成驾驶员模型库。在此基础上，给出了相似构型决策准则和方法，提出了针对指定飞机构型的驾驶员行为模型预测方法。针对舰载机在复杂海况下的着舰任务开展仿真分析，结果表明，本文方法能够支撑研究不同舰载机构型的操纵负荷的影响。     

光学助降系统引导下舰载机着舰人机系统建模

针对菲涅耳光学助降系统(Fresnel lens optical landing system,FLOLS)引导和甲板指挥官(landing signal officer,LSO)指挥下的着舰飞行中,驾驶员对FLOLS光学引导信息感知的模糊特性,基于模糊控制理论建立了舰载机着舰过程的驾驶员感知模型。在此基础上,考虑了驾驶员、LSO和舰载机,以及来自航母、舰尾流的扰动,建立了多源引导的人机系统模型。仿真结果表明了模型的合理性。该模型不仅能用于舰载机的飞行品质和安全性分析,也可以应用于FLOLS的引导灯组设计。     

FLOLS误差源建模与仿真研究

菲涅尔光学助降系统(FLOLS)是典型的舰载机光学着舰引导系统。分析了影响FLOLS着舰引导精度的指示误差源和光学误差源,包括稳定平台跟踪误差、光源位置与理想着舰点位置偏差、光源温度、飞行员视觉误差,研究了FLOLS相关系统的工作原理和着舰引导误差的产生机理,建立了各误差源的数学模型。通过对FLOLS着舰过程进行重复仿真,使用标准偏差统计方法,得到各着舰引导误差的统计特性,进而得出各误差源影响着舰精度程度比较。     

试论舰载机着舰仿真

针对舰载机着舰的特点,从数学仿真模型和视景系统仿真方面简要介绍舰载机着舰仿真,综合归纳了舰载机仿真的特点。与陆基飞机相比,舰载机着舰仿真需要增加航母相关运动模型、逻辑和三维可视化模型,并且在视景显示方面也有更高的要求。进行舰载机着舰仿真研究,建设舰载机地面试验环境,开展地面飞行模拟试验,对工程研究和飞行员训练具有重要的意义。     

舰载机着舰下滑过程中的PIO趋势评估与防范

为了研究舰载机着舰安全性,首次提出了舰载机的驾驶员诱发震荡（PIO）问题,结合对陆基飞机飞行员诱发振荡的研究成果,分析了舰载机与陆基飞机在该问题上的异同点,构造了速率限制器前置滤波器来改进控制回路中的舵机速率保护结构,重点对舰载机着舰下滑过程可能发生PIO情况进行了仿真分析,并利用史密斯准则评估了过程的振荡趋势,说明了下滑过程发生PIO对着舰安全的影响,同时验证了所提出的防范方法的有效性。     

跟踪控制状态飞行员建模研究

在跟踪飞行状态时,飞行员是按被跟踪状态量的速率信息和跟踪误差信息以一定的控制规律进行操纵的。研究了飞行员在跟踪控制状态时操纵模型的建立方法,即如何建立飞行员的控制规律。以光学助降人工着舰时飞行员下滑"m eatball"对中跟踪操纵为例,采用海军惯用的"backside"技术设计了飞行员控制规律的操纵增益参数,并辅以仿真验证。结果表明,跟踪控制状态飞行员建模的简化方法具有普遍意义。     

舰载机着舰侧向轨迹增量控制

针对舰载机着舰侧向控制难度较大的问题,借鉴美国海军的“魔毯”(MAGIC CARPET)着舰的先进理念,提出了 1种新的着舰控制方法,即侧向轨迹增量控制。首先,分别从理论上分析了侧向常规控制、侧向轨迹增量控制的控制结构和着舰性能;然后,对 HUD显示符号进行改进;最后,通过实时仿真,比较了这 2种方法的着舰控制效果。结果显示,着舰侧向轨迹增量控制具有 3个优点:1)简易,降低了飞行员的操纵频次和负担;2)直观,着舰侧向操纵更直观,侧向杆量与飞机侧偏修正速率成正比例,而且当横杆回中时飞机能自动跟踪跑道中心线的横向漂移;3)鲁棒,显著提高了对侧风和舰尾流的抑制能力,即使在飞行员不操纵的情况下,飞机也能迅速反应和抑制风干扰。因此,建议在着舰工程中采用侧向轨迹增量控制。     

舰载飞机着舰下滑跃升操纵策略仿真与分析

为了对舰载飞机着舰下滑时的跃升操纵策略进行研究,建立了飞机飞行动力学模型和驾驶员模型.在此基础上,根据“50 ft跃升规范”要求,以F/A-18舰载飞机为例,运用MATLAB/SIMULINK软件,对采取不同操纵策略下的飞机跃升飞行历程进行了仿真分析.结果表明,F/A-18舰载飞机在着舰下滑状态下无法达到“50 ft跃升规范”.此外,飞机在不开启动力补偿的情况下,飞行员需同时操纵油门杆和驾驶杆来实现轨迹跃升.     

基于滞回碰摩力模型的转子系统碰摩响应研究

转/静子碰摩是影响旋转机械的稳定性与安全性的重要因素之一,而碰摩力的表征则是预测转子系统动力学响应的关键问题。讨论了已有转/静子碰摩力模型的适用范围,重点阐述滞回碰摩力模型的物理意义,并与几种经典的碰摩力模型进行比较;以Jeffcott转子作为典型例子,基于滞回碰摩力模型给出系统的碰摩响应,并与采用线性碰摩力模型所得到的碰摩响应进行比较;利用数值仿真的结果分析静子刚度、转子偏心距等因素对采用滞回碰摩力模型的转子碰摩响应的影响。数值仿真的结果表明:采用滞回碰摩力模型得出的失稳速度(1226 rad/s)低于采用线性碰摩力模型得出的失稳速度(1476 rad/s),且系统的动力学特性更为复杂,因此,可以更真实地反应碰摩的物理实质。     

基于SP+模型的航空锂离子电池组优化技术研究

随着多电飞机技术与锂离子电池技术的发展,锂离子电池已经广泛应用于航空领域,除作为应急电池外,越来越多地作为动力电池应用于飞机。因飞机对锂离子电池组质量、体积等特性具有很高的要求,需要对其进行优化设计,而采用基于模型的方法开展优化设计可以有效减少成本并缩短周期。由于SP+电化学模型能够准确反映锂离子电池的工作机理,同时具有精度高、计算简便等特点,因此文中采用SP+模型构建锂离子电池组模型并进行了验证。同时,以典型的用电工况为例,开展了航空锂电池组的优化设计,实现了对锂离子电池组质量与体积的优化。     

飞机装配进度三维可视化技术研究

为了将飞机装配进度以一种直观、可视化的方式展现出来,提出用三维简化模型展示飞机装配进度的方法.首先研究了三维设计模型的简化方法;其次将生产信息与三维简化模型关联起来,建立了飞机装配进度信息模型;再次研究了在信息模型支持下的组件装配状态信息提取技术;最后通过某飞机制造企业的应用实例,验证了方法的可行性和有效性.     

基于MBD的关联设计技术在飞机研制中的应用

MBD技术可以保证产品全生命周期过程中数据源的唯一性,实现上下游数据的无缝对接,有效提高产品设计效率。主要研究MBD的表达方式及关联设计中骨架模型的建立方法,阐述骨架模型的工作原理。结合飞机型号研制,首先进行总体骨架、接口骨架、部段骨架和部件骨架模型的定义,进而实现设计内部各专业“自顶向下”的关联设计,并以MBD数据集作为飞机研制过程中的唯一数据源,工艺、工装、检验人员在MBD数据集基础上开展并行协同的关联设计,有效地改善团队之间的沟通,使设计更改变得简单、快速,减少了设计错误,缩短了产品的研制周期,提高了设计质量。     

基于混沌理论的滚动轴承振动信号融合模型预测

提出融合算法模型,在混沌理论的基础上对滚动轴承振动信号进行预测。基于相图法、最大Lyapunov指数法和关联维数法对滚动轴承振动信号进行混沌判别,证明其混沌性。以预测值和真值间差值范数最小为目标导向优化出Kriging模型、最小二乘支持向量机(LSSVM)模型和极端学习机(ELM)模型的权重,加权法构建融合算法模型。相空间重构法构建滚动轴承振动信号预测的训练样本,并对融合模型、Kriging模型、LSSVM模型和ELM模型进行训练,训练好的模型用于振动轴承振动信号混沌预测。以案例1和案例2共两个实验的滚动轴承振动信号为对象进行验证,两案例的最大Lyapunov指数大于0,从而判断这两个案例的轴承振动信号呈现混沌特性。另外,从方均误差、方均根误差和平均绝对误差指标来评价,融合算法模型的指标值均小于单一模型算法,融合算法模型的预测精度优于单一模型算法。     

基于ATL引擎的UML到Simulink模型转换方法研究

针对UML的半形式化的表达方式缺乏精确的语义,无法验证软件设计过程中正确性的问题,展开UML设计模型到Simulink仿真模型转换方法研究。提出了一种UML状态机到Simulink／Stateflow的模型转换方法,建立UML状态机元模型、Simulink／Stateflow元模型以及状态机元模型到Stateflow元模型的映射规则。选取自动飞控软件作为案例,验证该方法的正确性。方法实现UML设计模型和Simulink仿真模型的自动转换,提高嵌入式软件开发效率,丰富并且完善模型驱动开发,也为嵌入式软件开发提供了技术支持。     

基于MARKOV过程的反舰导弹突防舰艇编队能力评估

为了全面评估反舰导弹对大型水面舰艇编队的作战能力,引入Markov模型来模拟不同速度、不同高度的导弹对编队的突防效果.以编队的防空队形为例,假定来袭导弹服从Possion分布,编队的拦截系统对来袭导弹采用"先来先服务"的原则,通过设定合理的参数,得出不同速度、不同高度导弹的突防效果.模拟结论从突防效能的角度验证了当前反舰导弹的两种方向:超低空亚声速和低空超声速.所建立的大型水面舰艇编队拦截模型具有普适性,通过修改相应的参数,可以评估其他类编队的拦截作战效果.     

综合智能产品模型研究

现在复杂产品的研发需要一个协同的支撑平台,将人员、工具和过程集成起来。对产品以及相关数据的建模是实现协同支撑平台的关键,在分析国内外相关研究的基础上提出了综合智能产品模型(CSPM)的概念。在CSPM基础上,依据J2EE规范建立了综合智能产品数据环境(CSPDE)。     

基于满意度分析的航班延误处置收益研究

通过研究社会属性和出行特征对旅客在面对航班延误,航班取消等的不同心理反应和行为特征,针对目前旅客满意度研究中基本是依靠评价指标体系进行宏观定量评价的研究现状,提出一种基于行为决策理论(微观心理学)的满意度动力学模型,定量分析大面积航班延误情景下旅客满意度的动态变化和不同措施组合对满意度的提升效果.同时,建立基于前景理论的旅客满意度收益模型,实现旅客满意度变化与航空公司收益的函数映射,通过实验分析不同延误服务组合对航空公司的收益影响,为航空公司提升旅客满意度,提升服务的时效性和针对性提供理论基础.     

基于约束预测控制的飞行失控包线保护研究

风切变等大气扰动现象严重威胁飞机起降飞行安全。在受到随机风切变干扰下,离线设计的最优控制器无法保证飞行状态始终处在正常包线内。在大型民机线性变参数模型的基础上,从预防飞行失控的角度研究风切变下飞机进场着陆的预测控制方法。将飞行失控包线量化为状态约束,在此基础上设计在线模型预测控制器。仿真结果表明,利用预测控制的滚动优化策略,可使飞机在进场下滑阶段遭遇风切变时进行良好的下滑道捕获和跟踪,且将飞机状态始终约束在安全包线内。