基于轻量化BIM的高空台液压加载试验智能管控技术

为了使航空发动机高空模拟试车中的液压加载试验智能高效地运行,完善并优化其试验平台,提出一种基于轻量化建筑信息模型（BIM）的液压加载试验智能管控技术。建立了支持管控平台运行的高空台液压加载试验软硬件协同运行架构,提出了基于WebGL的数据在Web端3维模型上实时展示的技术,以提高试验操作人员对试验进行监测的直观性。所设计的智能管控平台同时集成了试验设置与试验操作、数据管理、试验过程分析、故障诊断分析等功能。结果表明：所提出的基于轻量化BIM的智能管控技术可使试验操作人员直观、便捷、高效地进行试验流程管控、数据综合管理、设备健康状况分析,提高了高空台液压加载系统试验的智能化、自动化水平。     

高空台进气控制系统压力PI增益调度控制研究

针对高空台进气控制系统压力在整个工作范围内的精确控制问题,提出了一种基于高空台进气系统压力的PI增益调度控制设计方法,基于管道热流动力学理论提出了一种变比热的管道容腔建模方法,相对于定比热建模方法能够减少建模存在的不确定性问题。在考虑变比热的管道容腔、调节阀流量特性、液压伺服动态、传感器增益等对进气系统造成的建模不确定性的基础上,建立了完整、准确的高空台进气系统模型;在进气系统工作范围内采用24个稳态点小偏差范围内设计的最优PI控制器作为大范围过渡态工作的基底进行控制增益调度。数字仿真表明,采用这一方法一致性好,性能明显地优于传统PI控制方法;半物理仿真进一步验证了本文提出设计方法的有效性,稳态误差不大于0.1%。     

高空台飞行环境模拟系统数字建模与仿真研究

为了分析新建高空台飞行环境模拟系统试验设备动态控制特性,研究各子系统关联耦合性,开展了系统建模和仿真研究。采用相似理论和部件级建模方法针对进排气关键调节阀、液压伺服系统和管道容腔等进行了数学建模研究,建立了相应设备特性模型,设计了双闭环进排气压力自动控制结构。在对实际控制系统功能性分解基础上,构建了飞行环境模拟系统数字仿真平台,并在数字仿真平台上进行了压力动态控制仿真。仿真结果表明各子系统压力动态建立过程与真实高空模拟试验过程趋势一致,能够反映真实系统的压力动态过程,证明了系统数学模型的合理性。利用仿真方法模拟了发动机流量变化对各控制子系统的影响,稳压腔压力最大偏差为4.5kPa,发动机进气压力最大偏差为3.4kPa,排气压力最大偏差为1.5kPa,验证了飞行环境模拟系统控制性能。     

三通管复合胀形过程模拟

建立了三通管复合胀形的三维弹塑性有限元模型,研究了三通管液压复合胀形中,反压大小、加载路径以及加载时间等对胀形成形的影响。     

CS-01高空台推力测量和校准装置研制

推力是涡喷涡扇发动机高空模拟试验的重要测量参数之一。CS－01高空台原推力测量采用杠杆、砝码、测力秤系统，现采用原位校准，液压加载、应变式推力传感器来测量和校准，从而消除了“高度差”的影响，降低了稳态推力测量系统的测量不确定度。     

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。     

基于能量平衡的平流层飞艇推进系统建模与优化设计

为了在平流层飞艇推进系统高效率和轻质量需求的矛盾之中取得平衡,提出基于能量平衡的平流层飞艇推进系统建模与优化设计方法。利用试验设计和代理模型技术分别建立了高空电动机、螺旋桨的主要设计参数与其效率和质量的代理模型。建立了包含太阳能电池和储能电池的飞艇能源系统质量计算模型。以整系统能量平衡和推阻平衡为约束,以推进与能源系统总质量最小为目标,借助多岛遗传算法构建了飞艇推进系统优化设计数学模型。对某型平流层飞艇推进系统进行了优化设计,结果表明:优化后的推进系统效率提升了23%,推进与能源系统总质量降低了340 kg,验证了该平流层飞艇推进系统建模与优化设计方法的可行性和应用价值。     

涡轴涡桨发动机高空模拟试车台测试系统开发及应用研究

发动机高空台测试系统是高空台的一个重要组成部分.本文介绍了涡轴涡桨发动机高空模拟试车台测试系统的功能与特点,通过分析试验参数测量的特点对测试方案选择、硬件组成和软件开发作了详细的说明.实际使用结果表明:该测试系统性能稳定可靠、功能完善,是一套值得推广的通用车台测试系统.     

基于LMI极点配置的高空台飞行环境模拟系统PI增益调度控制研究

针对高空台飞行环境模拟系统的温度和压力在整个工作包线内的鲁棒性能控制问题,提出了一种基于LMI极点配置的PI增益调度控制设计方法。在考虑变比热容腔微分方程、管道热传导、调节阀流量特性、液压伺服动态、传感器增益对飞行环境模拟系统造成的建模不确定性的基础上,建立了完整、准确的飞行环境模拟系统非线性模型;对非线性模型进行了线性化,并根据线性模型推导了基于LMI极点配置的PI控制器设计算法;在飞行环境模拟系统的工作包线内选取了36个稳态点设计了基于LMI极点配置的PI增益调度控制器;设计了两种飞行环境模拟试验来验证设计的PI增益调度控制器的鲁棒性能。仿真结果表明,飞行环境模拟系统温度的稳态误差和动态误差均小于0.1%,压力的稳态误差小于0.5%,动态误差小于0.7%。     

飞行环境模拟系统多容腔流-固传热建模

为了提升高空台飞行环境模拟系统(FESS)数值仿真平台的置信度,提出了一种多容腔流-固传热的建模方法,该方法考虑了混合器气流掺混、流-固传热、管道压力损失等因素的影响;建立了包括调节阀流量特性、液压伺服系统、混合器、混合器出口导流栅流量特性、整流子系统、管道容腔模型在内的部件模型库,并基于该模型库构建了仿真平台。为了验证本文建模方法的有效性,采用两次掺混试验数据对仿真模型进行对比验证表明,仿真结果与试验测量结果动态变化趋势基本一致,且温度、压力的最大误差分别不大于2.5K、2kPa;为了分析FESS控制系统的能力,假定了一次典型的发动机试验条件来进行仿真分析,仿真结果表明,FESS控制系统具备进行发动机平飞加速和等马赫数爬升试验的能力。     

飞机线束分布式网络测试的应用设计

通过对飞机线束网络测试技术的研究,在充分调研和进行需求分析的基础上确定了以测试控制器为核心,采用二维关系模型实现线束网络建模,使用CAN总线构成分布式测试系统,满足了部队在外场进行飞机线束测试的使用需求。     

知识驱动的飞机零部件智能设计方法研究与应用

针对飞机零部件设计的特点,研究了全三维设计环境下知识驱动的飞机零部件智能建模技术。首先分析不同类型的零部件设计方法,梳理MBD模型的建模流程,然后结合工程需求研究了零部件智能设计关键技术,最后基于CAA二次开发技术对CATIA软件进行定制开发和扩展,建立支持零部件快速规范构建的辅助设计工具集。工程实践证明,该方法有效提高了工程师的设计效率,促进了全三维设计技术在型号研制中的应用。     

兆瓦级风电叶片静力测试试验台设计与研究

为了满足兆瓦级风电叶片全尺寸静力加载试验要求,改变传统液压加载出力不精确、响应速度慢等缺点,研究了新型大功率机组叶片电动加载测试试验台.简述了试验台的总体方案设计、叶片载荷计算、加载系统设计及其静力测试试验过程.该试验台测试方案总体上采用拉力闭环控制的方式,使用多轴变频系统和多台变频电机共同组成加载装置.试验过程中通过对对实验叶片进行加载试验.由拉力传感器检测加载的拉力值,并实时的反馈回控制器,进而实现对加载机构的精确控制,保证大柔度叶片连续、平稳、协调加载,使其能完全满足兆瓦级风电叶片全尺寸静力加载试验要求.     

高频动载叠加静载型电液加载系统优化设计

针对直升机操纵助力器工作时高频动载叠加静载气动载荷扰动的特点,设计了模拟高频动载叠加静载的电液加载系统对助力器进行加载.采用静载与高频正弦动载叠加的液压加载系统对助力器进行仿真.建立了电液加载系统的数学模型,在编制的操纵谱和加载谱条件下进行了系统的负载轨迹分析,得到了负载轨迹的解析表达式,进一步得到负载轨迹区域的外包络线的解析表达式.按照加载系统动力机构负载最佳匹配原则的优化设计方法,通过特征点组合并结合实际加载需求进行了液压动力机构参数的优化设计.     

力值加载校准系统误差补偿方法研究

针对飞机液压系统地面测试设备校准方法和校准装置欠缺的问题,为了提高飞机液压系统地面测试设备的测试性能和可靠性,设计了一套力值加载校准系统,该校准系统能够按着设置的参数输出精确的力值,实现对飞机液压系统地面测试设备的校准.满足了飞机液压系统地面测试设备对校准方法和校准装置的需求.     

国外高空模拟试车台控制系统技术发展

研制高性能燃气涡轮发动机需要先进的高空模拟试车台(以下简称高空台)验证设备。国外高空台模拟技术的研发经历了从常规高空性能试验模拟到畸变进气条件下超机动飞行性能试验模拟,其中所采用的高空台数字仿真技术能够对高空台控制系统方案的可行性提供评估,同时还可规避新建高空台的技术风险,缩短建设周期,优化设计方案。以美国阿诺德工程发展中心(AEDC)高空台和德国斯图加特高空台(SATF)为代表,对高空台控制系统的结构、原理、功能、性能进行了分析,重点剖析了高空台数字仿真技术,可为我国高空台技术发展提供有价值的参考。     

民用飞机液压系统建模与负载流量需求计算的研究

飞机液压系统的一个重要设计指标是能够满足全飞行剖面场景下的负载流量需求。介绍了一种用于飞机液压系统负载流量需求分析的数字仿真分析方法,通过开发数学模型构建了液压能源子系统和液压用户的负载子系统模型,进而仿真分析典型飞行剖面下液压系统的负载流量需求,模拟了飞机液压系统的动态工作过程,能够反映飞机液压系统与液压用户负载之间的耦合动态特性。仿真结果表明,这套模型满足液压系统分析需求,可用于液压系统的设计支持工作。     

虚拟转台实现

使用CAD软件建立转台台体机械结构的虚拟模型以获得机械台体的物理特性。将转台物理特性引入虚拟转台系统来进行虚拟转台的实时控制,并使用D irectX技术实现转台控制过程中的实时三维模型显示,从而实现虚拟转台的系统调试验证。     

液压伺服马达拖动研究

液压伺服马达拖动和液压伺服加载,目前列为液压技术研究的前缘学科。本文专门对直升机液压伺服马达拖动进行了探讨。     

航空发动机高空台的发展与展望

功能完备和技术先进的高空台是发展完善、耐久、可靠的高性能航空发动机的关键试验平台。我国高空台的设备能力与技术水平居亚洲第一、世界第五．在我国多型在研、在役航空涡喷、涡扇、涡轴发动机研制中发挥了重要作用。本文分析了高空台与高空模拟试验技术的发展现状,探讨了我国高空台建设和高空模拟试验技术研究的发展方向。