可扩展的燃气轮机仿真对象模型

应用面向对象的分析与设计方法进行可扩展的燃气轮机仿真建模研究。将燃气轮机仿真的各种计算任务概括为部件计算、流路计算和系统状态计算三个层次,并在此基础上提出节点-连接器-部件模型,构造了一个部件模型、工质流程及仿真算法均可扩展的仿真类属框架,并通过一个三轴燃气轮机的容积效应法仿真验证了该模型的有效性和可扩展能力。      

核心机驱动风扇级二维仿真模型与变循环发动机零维仿真模型耦合方法的研究

为了提高变循环发动机(VCE)零维仿真模型的可靠性和精度,建立了核心机驱动风扇级(CDFS)二维仿真模型,基于完全耦合方法,将CDFS二维仿真模型耦合于VCE零维仿真模型,发展了VCE多维度仿真模型,分析了VCE零维仿真模型与多维度仿真模型计算结果的差异,使用VCE多维度仿真模型,分析了CDFS气动参数径向非均匀分布对VCE性能的影响。结果表明,结合CDFS二维仿真模型对边界条件的要求,重新选取VCE仿真模型中的迭代变量和平衡方程,可以基于完全耦合方法建立VCE多维度仿真模型;与零维仿真模型相比,CDFS二维仿真模型考虑了部件几何参数等物理信息,可以为VCE循环参数分析提供更加真实的部件工作特性,并在功率平衡与流量平衡等条件的约束下引起其它部件工作点及VCE性能的变化;VCE零维仿真模型与多维度仿真模型所得推力的最大差异为2.99%;结合CDFS涵道比,可以将CDFS出口气动参数径向非均匀分布这一流动特性耦合到VCE循环参数分析中;VCE多维度仿真模型对迭代变量初值的选取提出了更高的要求,需要使用VCE零维仿真模型的解作为初值以保证收敛性。     

不同维度缩放方法在航空发动机总体仿真中的应用

为了研究完全耦合和迭代耦合方法的实现途径及两种方法的差异,针对涡扇发动机,建立了风扇部件的二维仿真模型,发展了基于完全耦合和迭代耦合两种维度缩放方法的发动机多维度仿真模型,对比分析了两种方法在仿真结果、计算速度及可操作性等方面的差异,同时对比了基于部件通用特性图的发动机零维仿真模型与多维度仿真模型的计算结果。结果表明:采用完全耦合方法进行维度缩放时,需要结合部件二维仿真模型对边界条件的要求调整迭代变量,同时需使用发动机零维仿真模型的计算结果作为多维度仿真模型中迭代变量的迭代初值,才能保证模型的收敛性;采用迭代耦合方法进行维度缩放时只涉及部件二维仿真模型与发动机零维仿真模型之间的参数传递控制,更容易实现。在计算均收敛的情况下,基于完全耦合方法与迭代耦合方法的发动机模型的计算结果无明显差异,但后者的计算速度更快。与基准模型相比,基于部件通用特性图的发动机零维仿真模型计算得到的推力最大误差大于8.34%,而多维度仿真模型的推力和耗油率的误差均小于3%,多维度仿真模型可更准确地预估发动机性能。     

基于Matlab Simulink的弹道仿真方法

弹道仿真软件有助于飞航导弹武器飞行试验结果的分析与评定。为此,设计了基于Matlab Simulink的弹道仿真计算方法,建立了六自由度空间弹道数学模型,利用导弹相关的气动数据和控制参数测试了算法,实现了软件,仿真结果证明了该模型的准确性和可信度。     

民用飞机应急撤离试验仿真模型浅析

结合国内民机研制的发展,回顾了国内外对应急撤离试验仿真模型的研究,对应急撤离试验仿真模型建立方法进行了分析,初步建立了民机应急撤离试验仿真模型,后续对仿真模型进一步完善后,仿真结果可以为飞机顶层设计提供概念和方法指导,降低地面验证试验的风险。     

基于模型的雷达系统仿真技术研究

介绍了通用仿真技术中的模型建立与模型校验技术。从雷达设备仿真、雷达信号模拟和雷达环境仿真三个方面讨论了雷达系统仿真中研究对象的性质与模型建立的基本方法,着重说明目标模型与平面杂波模型的主要类型、建立方法和研究动态。指出了模型校验在雷达系统仿真应用中的重要性,说明了系统仿真试验应用方法及对仿真的意义。     

基于边缘计算环境的分布式机载仿真系统设计

虚拟仿真系统是民用飞机系统正向设计及集成验证的重要工具,可有效降低物理测试成本,提升系统可靠性与安全性。针对民机系统仿真的异地协同和实时计算性能有限等问题,提出一种基于边缘计算的“云-边-端”仿真系统模型及分布式仿真物联网络的构建方法;设计了一种支持多元仿真节点间通过点-点、广播及订阅/发布模式进行数据交互的通用信息服务总线,构建了一种基于边缘计算环境的支持民机机载系统跨地域协同的通用仿真设计框架。针对B737-800的典型起飞场景建立分布式仿真原型系统,验证了所提出的仿真框架及分布式仿真系统的有效性。     

航空磁探仪搜索概率模型建立与仿真研究

分析了反潜机使用磁探仪搜索潜艇的战术方法和搜索概率的解析式模型,根据典型搜潜战术方法做出假设,以此建立磁探仪搜潜概率的仿真模型,进行了仿真验证并对仿真结果进行分析。     

高空试车台供气压缩机组动态仿真建模方法研究

针对国内高空试车台研究中缺少对供气压缩机组动态仿真研究方法的现状,提出了一种适用于该热力系统的动态仿真建模方法。基于守恒方程,获得了压缩机、管网、换热器、调节阀的动态仿真计算模型;将Greitzer压缩机模型应用到复杂热力系统的动态建模中;在容腔模型的基础上增加流动损失计算模块,提出了“容腔-损失”管网模型。在Matlab/Simulink平台上搭建了某试车台供气压缩机组动态仿真模型。将仿真结果与实验结果对比,验证压缩机、管网等部件动态仿真模型的可靠性。其中,压力、温度的仿真结果的平均误差均小于1%;与传统的容腔模型相比,“容腔-损失”管网模型误差明显减小。证明了该建模方法的精确度与可靠性。     

石英挠性加速度计的热分析

为了掌握加速度计内部温度场规律,得到内部的实时温度,建立石英挠性加速度计的热仿真模型,进行热仿真分析.根据仿真模型设计温度试验,验证了模型的正确性.在加速度计稳定状态下,仿真温度值与试验值差0.2℃左右;根据试验结果对仿真结果进行修正,将修正后的仿真结果与试验结果进行比较,得到两者的差值为-0.011℃,有效地提高了仿真结果的准确性.因此,可以通过修正仿真结果得到加速度计内部的实时温度.     

机舱内部超宽带确定性信道建模

将室内无线信道仿真中常用的几何光学和射线追踪技术,引入到对客机机舱内部的超宽带(Ultra-WideBand,UWB)信道研究当中。信道仿真的主要算法基于一种称为射线密度归一化(RayDensityNormalization,RDN)的方法。该方法使用射线密度的概念来计算每条射线对接收点处总信号强度的贡献。为了验证方法的有效性,实验构建了一个Boeing737-200客机机舱模型进行仿真。仿真将接收机设置在每个座位的顶部、扶手和底部,以研究不同水平高度信道的差别。仿真中对路径损耗和均方根(RMS)时延扩展两类大尺度信道参数进行了统计和分析,部分仿真结果与国外实测结果进行了对比。对比结果证明了仿真结果的保真度以及现有仿真工具的有效性。     

Full-scale crash test and FEM simulation of a crashworthy helicopter seat

Crashworthy seat structure with considerable energy absorption capacity is a key component for aircraft to improve its crashworthiness and occupant survivability in emergencies.According to Federal Aviation Administration(FAA) regulations,seat performance must be certified by dynamic crash test which is quite expensive and time-consuming.For this reason,numerical simulation is a more efficient and economical approach to provide the possibility to assess seat performances and predict occupant responses.A numerical simulation of the crashworthy seat structure was presented and the results were also compared with the full-scale crash test data.In the numerical simulation,a full-scale three-dimensional finite element model of the seat/occupant structure was developed using a nonlinear and explicit dynamic finite element code LS-DYNA3D.Emphasis of the numerical simulation was on predicting the dynamic response of seat/occupant system,including the occupant motion which may lead to injuries,the occupant acceleration-time histories,and the energy absorbing behavior of the energy absorbers.The agreement between the simulation and the physical test suggestes that the developed numerical simulation can be a feasible substitute for the dynamic crash test.      

Investigation of lateral-directional aerodynamic parameters identification method for fly-by-wire passenger airliners

A new identification method is proposed to solve the problem of the influence on the loaded excitation signals brought by high feedback gain augmentation in lateral-directional aerodynamic parameters identification of fly-by-wire（FBW） passenger airliners. Taking for example an FBW passenger airliner model with directional relaxed-static-stability, through analysis of its signal energy distribution and airframe frequency response, a new method is proposed for signal type selection, signal parameters design, and the appropriate frequency relationship between the aileron and rudder excitation signals. A simulation validation is presented of the FBW passenger airliner＇s lateral-directional aerodynamic parameters identification. The validation result demonstrates that the designed signal can excite the lateral-directional motion mode of the FBW passenger airliner adequately and persistently. Meanwhile, the relative errors of aerodynamic parameters are less than 5%.     

民机座椅垫及座椅结构燃烧试验差异分析

客舱座椅是民机舱内材料最重要的组成部分之一,其阻燃能力可直接对民机客舱的防火安全性造成影响,为保障民机在空中的安全飞行,必须对其开展燃烧性能的研究。目前,测试民机座椅燃烧性能的试验主要由测试座椅垫可燃性能的座椅垫油燃烧器燃烧试验和测试座椅结构抗燃性能的座椅结构可燃性油燃烧器燃烧试验组成。这两种试验存在很多相似点,第一在试验过程中需使用相同的燃烧器,第二试验名称及多项试验指标均非常接近。但是,此前发表的文件从未对两种试验的差异作出解释,使其在测试过程中极易混淆,可能对客舱座椅材料上机前安全检查的质量造成严重影响。因此,本文对两种试验方法进行了论述,并从多方面解释了二者的差异。     

地面等待模型中的旅客延误时间成本分析与仿真

针对多机场地面等待问题MAGHP(Multi Airport Ground Holding Problem),深入研究了影响旅客延误时间的因素,并将其应用于数学模型中目标函数的计算。将航班延误时间转化为旅客延误时间,提出了一个在航班取消情况下减少旅客延误的新方法,并与多机场地面等待模型进行了比较,仿真结果表明,可以大幅度减少旅客延误时间。     

喷气客机重量、性能和经济性综合评估方法研究

利用现役喷气客机的技术和价格数据,建立了飞机客座数和设计航程要求与飞机最大起飞重量、使用空重、任务用油、飞机售价和直接运行成本之间的函数关系。通过对典型窄体机A320的分析,表明该计算模型具有较高的计算精度,适用于喷气客机初步设计阶段的技术经济方案的快速评估和竞争分析。     

航班延误引发的旅客群体性事件仿真研究

针对航班延误引发的旅客群体性事件,改进了情绪感染模型,提出一种外界事件刺激下的情绪感染模型,模型中提出了个体受外界事件刺激下的情绪增长计算模型,引入了群体角色、亲疏关系等社会属性,在此基础上,应用行为阈值函数模拟个体的情绪动态下的行为决策过程,并以航站楼候机厅航班延误引发的旅客群体性事件为案例,结合社会力模型模拟单个航班延误情境下的情绪感染过程以及旅客群体事件演化过程。仿真结果表明,所提出仿真方法考虑了旅客特征与随机性,更接近于真实的场景;群体结构的分化是旅客群体性事件的诱发因素。     

运输机驾驶员座椅人机工效设计研究

运输机驾驶员座椅是运输机驾驶舱设计中一项重点内容,其主要包括驾驶员座椅参考点确定,座椅结构尺寸、调节行程和约束系统等人机工效设计参数。运输机驾驶员座椅人机工效设计首先定义了符合中国人体生理特征和人体尺寸的驾驶员舒适坐姿,并建立舒适坐姿二维简化模型,利用经验公式结合人体尺寸分析计算出座椅参考点、座椅调节行程、座椅约束系统参数范围等人机工效设计参数值,并进行了人机工效虚拟仿真。结果表明,运输机驾驶员座椅人机工效设计参数合理可行,对固定翼类运输机座椅设计具有一定的指导价值。     

民用飞机客舱应急撤离仿真算法研究

在飞机应急撤离的仿真模拟中,国内多采用元胞自动机模型模拟疏散的人群,该模型计算较快,但把 疏散者视为同样的粒子,忽略了个体差异,因此与实际撤离情况存在差异。采用智能体模型,建立个人的行为 规则;采用适合飞机应急撤离的 A* 算法选择估值函数,建立人物模型,针对波音737灢700飞机客舱进行应急撤 离过程的仿真模拟,并与前人实验结果和权威软件airEXODUS仿真结果进行验证对比。结果表明:本文算法 的仿真结果与实验结果接近,更接近真实疏散情况。     

弹射座椅救生性能研究

针对座椅在铅垂面内弹射的简化模型,建立了系统的非线性运动方程,然后用推进阵面法建立了人－椅系统平面的非结构网络,并用Ｅｕｌｅｒ方程作为主控方程对某型座椅的气动阻 力系数,升力系数和气动力矩系数进行了验证性计算,最后对非线性运动方程在时域内进行积分,得到人－椅系统运动轨迹,运动速度和旋转角速度等性能参数,并与座椅弹射测试结果进行了比较分析,结果表明,用非结构网络计算的座椅气动特性与座椅吹风数据吻合,计算了弹射救生性能曲线与试验数据的趋势基本一致。