突破新的边界

50年来，DARPA始终致力于重塑航空，它推出的新概念使飞行器的速度、高度和大小的设计边界不断地被突破。在DARPA创新技术的引领下，高超声速的飞行器，飞行时间长达连续数月甚至数年的飞行器，尺寸已经可以缩小到一只小鸟甚至一只昆虫的大小飞行器，在飞行中能改变外形，像鸟飞行一样的飞行器也将在不久问世。     

可变弯尾飞行器布局气动特性分析

本文研究了可变弯尾飞行器的气动布局设计问题，并计算分析了此类飞行器的气动特性，提出了气动设计的关键问题。可变弯尾飞行器具有结构简单、气动热环境良好、气动控制独特、机动范围可调等特点，是高超声速飞行器实现机动飞行的有效途径。弯尾部分产生的铰链力矩是此类飞行器的设计关键。通过研究分析器的质心位置、弯尾部分的尾长和弯尾角的相互关系，获得了使铰链力矩在飞行器较大配平范围内保持可接受程度的可变弯尾飞行器气动布局。     

飞行器新结构技术展望

随着飞行器设计需求的提升，飞行器结构不断向结构功能一体化、智能化等方向发展，飞行器新结构技术是飞行器结构发展需求的体现。本文从飞行器结构设计技术发展的维度出发，着重对近几十年来出现的飞行器结构创新概念及理念进行了汇总和整理，形成了对航空航天飞行器结构技术发展趋势的研判，分别从轻质/多功能结构、智能结构、变形/变体结构、仿生材料/结构和防隔热承载一体化结构5个方面展开介绍和分析，最后给出对航空和航天飞行器结构技术发展趋势的总结，这些结论可对后续飞行器结构设计专业的发展提供有益借鉴。     

可变弯尾飞行器飞行特性研究

本文研究了可变弯尾飞行器的机动飞行问题。可变弯尾飞行器具有气动控制独特、机动范围可调等特点，是高超声速飞行器实现机动飞行的有效途径。本文通过气动力工程计算与飞行器六自由度弹道的耦合计算，研究了此类飞行器在再入过程中的机动控制和飞行稳定性。     

故障注入技术在飞行器非电系统中的应用进展

故障注入是一种基于试验的测评方法，是飞行器综合健康管理的重要组成部分，在提高飞行器的安全性方面具有重要作用。本文介绍了故障注入技术的基本原理，详细阐述了故障注入的各种实现方法在飞行器中的应用现状，重点分析了故障注入技术在飞行器结构、防热、液压、机械等非电系统应用中的关键技术以及存在的技术难点，并展望了该领域的发展。     

基于飞行器图像的目标跟踪方法研究

提出了一种利用飞行器图像进行目标跟踪的方法，建立了飞行器图像跟踪系统。该系统利用一种云台控制算法搜索飞行器的图像，通过对飞行器图像的边缘检测、图像中心点提取等处理，实现了飞行器图像定位。理论计算和实际应用表明，该系统可以对低马赫数和高马赫数飞行器进行图像跟踪。     

利用集群内测距和对目标测向的协同定位方法

当多个飞行器间相对位置测量精度显著高于飞行器绝对定位精度时，在飞行器间增加相对测量，对各飞行器的定位测量协同处理，能提高绝对定位精度。本文针对集群飞行器对非合作目标不能测距而仅能测向的情况，通过在集群飞行器间引入相互测距，来提高集群飞行器自身和对非合作目标的定位精度。对于这种不完整相对测量情况，给出了能提高定位精度的协同定位求解方法，包括非线性静态优化估计和线性化后最小二乘估计方法。这种协同定位方案，不需要进行完整的相对位置测量，对测距和测向在群体相对测量中进行合理分解，降低了飞行器测量设备配置的要求。通过仿真验证了该方法的有效性。     

克服旋转飞行器螺旋运动的方法研究

旋转飞行器虽然具有内在稳定性，但在飞行过程中一些不确定因素会导致飞行器产生螺旋运动，而非理想的关于角动量矢量纯粹的旋转运动。结合旋转飞行器自身的特点，借鉴自旋卫生的被动章动阻尼的方法，提出了一种通过主动控制飞行器内部质量块的运动使得飞行器碑的惯量主轴发生偏移，惯量矩阵由原来的对称阵变为含有非零非对角元素的矩阵，从而改变飞行器的姿态角运动来克服螺旋运动的方法，这将有助于提高旋转飞行器的资态控制精度。以某型旋转飞行器为背景进行仿真研究，计算结果证实了该方法的有效性和可行性。     

飞行器广义生存性及评估方法

生存性作为飞行器的一个重要的通用质量特性，对于飞行器在服役(作战)使用过程中保持其服役(作战)完整性，进而发挥其服役(作战)效能具有重要作用。首先从实际作战环境和作战链路出发，引入威胁有效性，提出了飞行器广义生存性的定义——飞行器在人为敌对环境中执行任务时能够生存的能力，给出了其主要的3个方面的决定因素：威胁有效性、目标敏感性、目标易损性，讨论了其基本特性：客观性、相对性、随机性、可控性。在此基础上，建立了飞行器广义生存性的表征模型和评估方法；提出了威胁有效性的定义，明确了其3方面的主要决定因素：威胁活动性、威胁完好性、威胁能力程度，提出了威胁活动性、威胁完好性的定义，给出了飞行器的目标敏感性的主要影响因素：目标探测性和目标规避性，并提出了目标探测性和规避性的定义。最后，提出了提高飞行器广义生存性的措施，并给出了某4型作战飞机广义生存性评估分析的示例。研究结论可以为飞行器的设计及服役(作战)使用提供参考。     

微型扑翼飞行器控制系统的研究现状

微型扑翼飞行器作为一种新概念飞行器有着广泛的应用前景和市场需求。简要介绍了微型扑翼飞行器的概念、特点和应用，以及优势控制系统设计的技术难点；重点从控制理论与算法、控制元器件的设计、控制系统实现等三个方面概述了国内外微型扑翼飞行器控制技术的最新研究成果和发展趋势。在此基础上，总结出微型扑翼飞行器控制系统研究需要解决的关键技术和今后研究的重点。     

Aeroservoelastic stability analysis for flexible aircraft based on a nonlinear coupled dynamic model

A unified theoretical aeroservoelastic stability analysis framework for flexible aircraft is established in this paper. This linearized state space model for stability analysis is based on nonlinear coupled dynamic equations, in which rigid and elastic motions of aircraft are both considered. The common body coordinate system is utilized as the reference frame in the deduction of dynamic equations, and significant deformations of flexible aircraft are also fully concerned without any excessive assumptions. Therefore, the obtained nonlinear coupled dynamic models can well reflect the special dynamic coupling mechanics of flexible aircraft. For aeroservoelastic stability analysis, the coupled dynamic equations are linearized around the nonlinear equilibrium state and together with a control system model to establish a state space model in the time domain. The methodology in this paper can be easily integrated into the industrial design process and complex structures. Numerical results for a complex flexible aircraft indicate the necessity to consider the nonlinear coupled dynamics and large deformation when dealing with aeroservoelastic stability for flexible aircraft.     

飞机在变化风场中三维运动的数值仿真

本文在引入和定义了必要的坐标系和Euler角以后,推导了计及任意变化风场的飞机一般运动方程.所得的两组运动方程均适宜于在大气紊流和风切变中飞机三维飞行运动的数值仿真。还讨论了风梯度的气动力效应。     

基于张量的舰载机滑跃式起飞动力学建模

基于张量推导建立了舰载机起飞过程的一般数学模型。将航空母舰、飞机、飞机的前后起落架活动部分视为具有独立质量的实体,构成柔性连接的多刚体系统。用牛顿—欧拉法(N-E法)建立各个实体的动力学方程。利用张量的不变性对动力学和运动学方程进行变换,消除坐标系转换的影响,得到矩阵形式的微分方程组。这样动力学的全部计算均统一为矩阵形式。讨论了模型的封闭性,并给出了仿真结果。     

舰载机惯导系统大方位失准角传递对准建模与仿真

为解决舰载机惯导系统在大方位失准角条件下的初始对准问题,建立舰载机惯导系统传递对准误差模型。该模型通过载舰坐标系与舰载机标称坐标系之间方向余弦矩阵,将载舰坐标系与实际舰载机坐标系之间的大方位失准角问题．转化为舰载机标称坐标系与实际舰载机坐标系间的小方位失准角问题,建立了舰载机传递对准的线性化数学模型,并采用“速度”匹配法建立了传递对准滤波器模型,利用轨迹发生器对模型进行仿真验证。     

舰载机惯导系统快速传递对准方法建模与仿真

为解决舰载机惯导系统在大方位失准角条件下的快速传递对准问题,提出了一种新的线性化方法.通过舰船坐标系与舰载机标称坐标系之间的方向余弦矩阵,将舰船坐标系与舰载机实际坐标系之间的大方位失准角问题,转化为舰载机标称坐标系与舰载机实际坐标系之间的小方位失准角问题,建立了舰载机传递对准的线性化数学模型,采用"速度+姿态"匹配法对传递对准滤波器进行仿真.结果表明在20 s时间以内曲线即收敛,使得水平失准角误差和方位失准角误差在1以内,满足了对准速度和精度的要求,克服了传统方法对准时间较长的缺点.     

Depth of Field for SAR with Aircraft Acceleration

Processing synthetic array radar (SAR) data is difficult if the depth of field is small. Aircraft acceleration can severely reduce the depth of field and thereby increase the processing. The effects of aircraft acceleration on the depth of field for three types of SAR processing are analyzed: (1) conventional processing (range-Dopper processing), (2) variable pulse-repetition frequency (PRF) (PRF changes to compensate for aircraft acceleration), and (3) polar format. Polar format is a technique for processing high resolution SAR which has a much larger depth of field in the ground plane than conventional processing. On the other hand, aircraft acceleration will limit the vertical depth of field for polar format to about the same value as for conventional processing. In addition, for polar format, the only component of aircraft acceleration that limits the vertical depth of field is the component normal to the slant plane containing the velocity and range vectors. Vector notation is used to graphically show the effects of aircraft acceleration. In addition to better insight, the vector notation gives equations for SAR compensation that do not depend on a specific coordinate system.     

用有限元素法分析转子-轴承系统动力学

 本文采用有限元素法分析转子-轴承系统的动力学问题。给出了模拟转子-轴承系统的动力分析程序（FEPRS程序）,该系统由刚性盘、弹性分布参量有限转子元素及离散轴承组成。用该程序能计算任何复杂转子系统在各种进动状态下的进动频率,并由计算机自动绘制相应的振型曲线。     

CFD在螺旋桨飞机滑流影响研究中的应用

通过求解绝对坐标系下的非定常雷诺平均Navier-Stokes方程,计算了非定常滑流对某飞机巡航构型低速状态的气动特性影响。为描述螺旋桨桨叶的相对运动,采用了动态重叠网格技术,并在并行环境下采用全隐式双时间步方法和多重网格技术来保证时间精度和提高计算效率。将计算结果与试验结果相比较,在线性段,计算得到的升力系数与试验值总体偏差不超过2%,阻力系数相对试验值而言整体偏大,基本控制在8%左右,俯仰力矩系数的计算结果与试验值趋势一致。总结了滑流对螺旋桨飞机宏观气动特性的影响规律,由于滑流在空间发展过程中不断与周围空气相混合,使得滑流边界逐渐"模糊",因此滑流流管在空间发展过程中的巨大畸变对滑流影响的分析工作带来了难度。针对这种现象,本文将有/无滑流的流场进行对比,通过当地动压增量来定义滑流的加速效应边界,以及通过当地气流角增量来定义滑流的洗流效应边界。该方法能较好地捕捉和解释由于滑流对飞机部件干扰而使得飞机方向安定性呈现的非线性现象,初步揭示了螺旋桨滑流复杂尾迹流动的特点,在螺旋桨飞机非定常滑流影响机理研究方面具有一定的参考价值。     

An optimal method of posture adjustment in aircraft fuselage joining assembly with engineering constraints

Posture of an aircraft fuselage can be evaluated based on the coordinate values of measure points fixed on the aircraft fuselage in aircraft final assembly. Posture adjustment is carried out by rotation and translation of the aircraft fuselage to make sure that the actual coordinate values of the measure points are coincided with the theoretical ones read from the computer aided design(CAD) model. The point registration method of posture adjustment without considering engineering constraints may cause out-of-tolerance for some engineering constraints. Hence, engineering constraints such as plane symmetry of two points, as well as coplanar and collinear of the multipoint should be considered in the new optimal method of posture adjustment in aircraft fuselage joining assembly. Based on the point registration model, a multi-objective optimization model of posture adjustment considering engineering constraints including collinear, coplanar, and symmetry constraints is established and represented by a uniform vector function. The weights of constraint conditions can be set freely in the optimization model to reflect the importance of the corresponding constraints in aircraft fuselage joining assembly. The rotation and translation parameters of posture adjustment are obtained by the proposed multi-objective optimization algorithm based on the Gauss-Newton method. Results of an example of aircraft fuselage joining assembly show that constraint errors of posture adjustment obtained by the multi-objective optimization model are not out of tolerance for design constraint errors and satisfy the requirement of aircraft fuselage joining assembly.     

待机状态下机翼结冰的快速计算方法

飞机在飞行过程中遭遇结冰气象,尤其是过冷大水滴结冰条件所导致的机翼结冰,将严重影响飞机的气动性能与操纵品质,从而导致飞行故障或飞行事故,是飞机飞行安全的重要影响因素,是飞机研制中必须重点解决的难题。虽然针对结冰已建立有多种计算仿真程序,但快速获得结冰模拟冰形,包括过冷大水滴条件下的结冰模型是工程师们一直追求的解决方案。利用前向多层神经网络,尝试建立了一种针对待机状态下的机翼结冰模型。此方法基于坐标转换原理,将获取的采用直角坐标表达的标准翼型的机翼结冰数据转换为对应的极坐标表达的数据,以飞行参数、气象参数和极坐标角度作为输入,极坐标模值作为输出训练构建出此种机翼结冰模型。使用所建立的模型,仿真预测结果表明该计算方法具备快速性和精确性,其计算精度可满足实际要求。