航空发动机直接推力控制

为实现推力的多变量控制,首先研究了控制系统输出参数选择方法.输出参数选择采用相对增益矩阵(Relative gain array,RGA)和灵敏度分析方法.当RGA对角元趋近1而其他元素较小时,回路之间的耦合小,当输出对输入的灵敏度大时,输出易于控制.为此从常用被控参数中选择低压转子转速与推力构成控制系统输出.由于推力不可测量,采用神经网络对其进行在线估计,神经网络的输入采用遗传算法从航空发动机诸多可测参数中选取.最后设计了H∞控制器,通过闭环系统仿真,验证了本文方法的有效性.     

三参数Weibull分布参数的极大似然估计数值解法

利用降阶思想,给出了一种新的求解三参数Weibull分布参数的极大似然估计数值方法。该方法首先假定形状参数已知,将三元方程组转化为二元方程组,并用二分法求解该二元方程组的数值解,然后将尺度参数和位置参数表示成形状参数的函数,此时极大似然函数仅是关于形状参数的单变量函数,再次应用二分法即可得出形状参数的最优估计结果。该算法稳定,不需要赋予初始值,对样本数量没有限制。与其他方法相比,具有计算精度高、运算速度快的优点,便于工程应用。     

二元超音速进气道唇口分离流动及其控制

本文着重研究了二元超音速进气道几种唇口内侧壁面分离流动控制结构,对进气口流场、几何喉道下游邻近截面的流场及其壁面附面层参数、进气道出口流场和性能的影响。并对唇口分离流吹除和吸除之后,进气口再附着点下游截面上的总压脉动压力均方根值分布及功率谱密度-频率特性进行了比较。     

基于单目视觉的室内微型飞行器位姿估计与环境构建

针对微型飞行器(Micro air vehicle,MAV)在室内飞行过程中无法获得GPS信号,而微型惯性单元(Inertial measurement unit,IMU)的陀螺仪和加速度计随机漂移误差较大,提出一种利用单目视觉估计微型飞行器位姿并构建室内环境的方法。在机载单目摄像机拍摄的序列图像中引入一种基于生物视觉的方法获得匹配特征点,并由五点算法获得帧间摄像机运动参数和特征点位置参数的初始解;利用平面关系将特征点的位置信息由三维降低到二维,给出一种局部优化方法求解摄像机运动参数和特征点位置参数的最大似然估计,提高位姿估计和环境构建的精度。最后通过扩展卡尔曼滤波方法融合IMU传感器和单目视觉测量信息解算出微型飞行器的位姿。实验结果表明,该方法能够实时可靠地估计微型飞行器的位置和姿态,构建的环境信息满足导航需求,适用于微型飞行器室内环境中的导航控制。     

航班运控中飞机和机组快速整合优化恢复

由于 天气、交通流量、飞机故障等因素影响,航班推迟甚至取消经常发生。导致航班延误的因素 一旦解除,航班恢复工作必须立即执行,为此航班优化建模求解方法的高速高效尤其重要。 首先系统简要地回顾了航班优化恢复的研究现状。在此基础上,提出了飞机和机组一体 化恢复的数学模型。之后通过构建飞机恢复和机组恢复的可行路径和可行配对作为输入,对 建立的优化模型进行优化求解,以使其在合理的时间内,获得整合恢复的优化解。为了获得 飞机恢复和机组恢复的可行路径和可行配对,设计了专门的递归算法和配对存储树方法 。为了进一步提高计算速度,对计算数据进行了预处理,即将恢复限制在受扰航班中进行 。这样不仅提高了求解速度,同时也最大限度地减少了受扰航班数。计算试验表明,该方法 较之飞机、机组分阶段优化恢复,优度明显提升,而且求解速度快,可用于航空公司中小规 模的航班恢复。     

模糊聚类法在试验模态参数识别分析中的应用

为了搜索系统的真实极点,将模糊聚类理论引入试验模态参数分析.根据极点之间内在的亲疏关系,将其 合理地聚为若干类,搜索每一类的最佳极点,即系统的真实极点,在稳态图中自动完成真实极点的选择.该方法 能够避免人为因素造成的识别误差,提高识别结果的可信度.在正交多项式曲线拟合和多参考点最小二秉复频 域识别系统中引入该方法,实现了稳态图中极点的自动选择,提供了真实极点选择的一种新思路.通过仿真和实 验证明了模糊聚类法对极点选择的可行性和稳定性.     

摆线桨悬停状态气动特性及参数优化

为了进一步提高摆线桨的气动效率,本文对摆线桨的设计参数进行了优化研究。首先分析了流管模型的基本原理,基于薄翼振荡原理,结合动量和叶素理论建立了摆线桨的双盘-多流管非定常气动模型。然后,通过相关算例验证了模型的适用性,结果表明：实度较小时,准确度较高,而随着实度与转速的增加,桨叶之间的干扰加强,误差值增大。通过大量试验与计算数据的对比,总结了不同实度时,多流管模型的拉力修正因子。最后,基于双盘-多流管气动模型,应用遗传算法对摆线桨的相关设计参数进行了优化设计,优化后的功率载荷提高了12.4%左右。同时,对比发现优化后的摆线桨比旋翼具有更高的气动效率。     

尖前缘任意翼型的超音速和高超音速俯仰安定性导数

本文推广了文[1]的欧拉方程摄动法,讨论了尖前缘任意翼型俯仰安定性导数的计算方法,并应用该方法计算了双圆弧翼型的俯仰安定性导数,其数值结果与文[2]的超音速线化位流方程有限差分法的数值结果比较,更接近于实验值。在激波附体的条件下,本文的方法可用于计算大迎角尖前缘任意翼型的超音速和高超音速俯仰安定性导数。     

金属构件选区激光熔化增材制造控形与控性的跨尺度物理学机制

激光增材制造逐点、逐线、逐域的局部成形特性,要求对金属构件激光增材制造过程进行微观—介观—宏观跨尺度的控形与控性,以实现对球化、孔隙、变形及裂纹等典型冶金缺陷的有效调控。本文针对难加工铝合金构件选区激光熔化精密增材制造,在介观尺度揭示了金属粉末激光熔化/凝固的热力学行为及球化效应形成与抑制机理,在微观尺度明晰了金属激光熔池内部熔体表面张力对气泡运动及熔体致密化的作用机制,在宏观尺度提出了金属构件选区激光熔化的热作用机制及构件内应力形成和变形行为。本文为高性能复杂金属构件激光增材制造的控形与控性提供了物理学基础及关键工艺调控方法。     

某高速无人机飞行事故分析:高速无人机控制失效分析及控制参数匹配

某型高亚声速无人机连续出现两起飞行事故,在基本排除了机载设备故障的原因后,针对飞行控制失效的原因展开了深入的理论分析与飞控系统仿真试验,最终确定故障原因是在大飞行动压情况下,该型无人机控制参数出现不匹配.这为该型无人机以后的正常使用提供了理论依据,也为其他高速无人机的研制和使用提供了借鉴经验.采取相应改进措施后,后续该型无人机放飞取得成功.     

某型运输机环控系统改进及其性能分析

为消除发动机压气机引气中滑油蒸气污染座舱供气及对空气动压轴承运行的影响,改善某型运输机的座舱供气品质,提出用以动力涡轮驱动的离心压气机替代发动机压气机作为增压气源,在对空气循环系统的温控通路进行改进的基础上,形成了以离心压气机为增压气源的新环控系统。给出了新环控系统的性能计算方法,在飞行包线内对其性能进行了计算。计算结果表明,新环控系统的出口空气参数满足运输机对环控系统的要求,热天条件下新系统比原系统的发动机引气量至少节省10.3%,其他天气条件下,发动机引气使用量得到大幅节省,甚至超过60%。研究表明,新环控系统能够适应座舱热载荷的变化,合理使用发动机引气量,降低环控系统对发动机功率的消耗。