高空、长航时无人机风洞试验研究综述

高空、长航时无人机属飞机家族中的新成员,在近年来的世界局部战争中,它发挥了侦察、监控、通讯中继的重要作用。在广泛搜集国外风洞试验研究资料的基础上,介绍了高空、长航时无人机在翼型设计、气动力测量、边界层测量方面的风洞试验研究方法。     

流体力学实验与测量2004年分类总目次

·进展评述·中国空气动力研究与发展中心低速所风工程研究新进展杨　炯　李明水　刘义信　　 (Ⅰ 1)…………………………………大型飞机高速气动力关键问题解决的技术手段及途径陈德华　林　俊　郭旦平等　 (Ⅱ 1)……………………………………飞机综合设计与评估技术的基础平台邱玉鑫　刘　刚　　 (Ⅱ 6 )…………………………………………………………………高空、长航时无人机风洞试验研究综述战培国　　 (Ⅱ 11)……………………………………………………………………………浅析高空长航时无人机的气动研究问题邱玉鑫　程娅红　胥家常…     

临近空间环境对高空飞艇长时驻空影响研究进展

临近空间长航时浮空平台具有极大应用价值,高空飞艇与超压气球成为当前研究热点。从近年各国试验情况来看,国外已成功实现超压气球在临近空间高度的长航时飞行,但要实现高空飞艇长时驻空飞行,还有诸如环境预测、材料、能源、推进等很多关键技术需要突破。本文分析了临近空间环境要素特征,重点研究了大气密度、温度、风场、辐射和臭氧等要素对飞艇的影响,并借鉴超压气球高度、轨迹以及压力控制等相关技术,探索研究高空飞艇长航时驻空飞行的技术途径,对高空飞艇设计、研制与飞行控制有一定参考价值。     

基于CFD/CSD大展弦比复合材料机翼的气动弹性分析

高空长航时无人机在飞行过程中受气动力的影响,机翼产生弯曲和扭转变形,这种弹性变形将严重影响飞机的飞行性能和飞行安全,不能将这种飞机机翼当作传统的刚性机翼进行气动分析。针对一大展弦比复合材料机翼,采用气动/结构耦合的分析方法,利用计算流体力学(CFD)软件FLUENT和计算结构动力学(CSD)ABAQUS联合求解,研究了大展弦比复合材料机翼在不同攻角下和复合材料的各向异性对机翼气动特性的影响。结果表明,大展弦比复合材料机翼受载变形之后机翼的升力系数,升阻比都比刚性体机翼略小,但是随着攻角的增加,弹性体机翼升力系数增加较快,甚至会超过刚体机翼的升力系数。调整机翼蒙皮处的碳纤维铺层角,气动特性变化明显,当铺层角在±45°时机翼扭转刚度达到最大;升力系数和升阻比达到最大。     

现代设计方法在UAV气动布局设计中的应用

将现代设计方法学应用于小型无人机气动外形设计中,建立了无人机气动外形设计的箱体模型及其形态学矩阵,以此作为无人机总体方案设计和方案选择的依据,提出了无人机设计中的气动模型、几何模型、动力装置模型等关键要素,给出了确定各关键模型的必要步骤。结合小型UAV任务要求及实例设计,梳理了总体气动外形设计流程,完成了UAV整机及主要外形部件的结构设计,计算了典型飞行条件下运动性能等。充分验证了现代设计方法应用于UAV气动外形设计上的可行性,对无人机和其他飞行器的设计具有一定的参考价值。     

变推力轴线无人机的建模与机敏性分析

建立了与普通无人机相区别的变推力轴线无人机的全量教学模型.通过理论分析可知,变推力轴线技术的引入可以改善无人机的机动性和敏捷性.设计了气动舵面控制和推力变向控制相结合的无人机纵向姿态混合控制器,并对非线性模型描述的无人机进行了控制仿真,结果验证了混合控制策略的优越性,也体现了变推力轴线无人机具有比普通无人机更好的机敏性.     

并行子空间设计算法在电动无人机一体化设计中的应用

应用并行子空间设计算法对低雷诺数电动无人机进行了初步设计.电动无人机涉及多门学科,包括气动、重量、推进系统、性能和操稳.首先开发了电动无人机多学科系统分析软件.并行子空间设计算法利用基于人工神经网络的响应面技术作为系统分析的近似模型.电动无人机初步设计中的设计变量共有29个,其中连续设计变量25个,离散设计变量4个.研究表明,并行子空间设计算法能以较少的系统分析次数在可行域内寻找出一个较好的设计点,并在设计过程中具有适应设计要求(约束)可变性的要求,它为飞行器一体化设计提供了一条途径.     

无人机的发展及其气动设计

首先分析了新军事革命对空中对抗途径的影响,指出２１世纪初的空中力量将由有人机和无人机混合组成。接着分析了无人机的发展趋势,指出国外在发展无人侦察机和有人战斗机的基础上,正在发展无人战斗机。在介绍了无人侦察机的气动设计之后,重点讨论了无人战斗机的气动设计。为了要满足隐身、高升阻比和高机动性的要求,无人战斗机的布局方案大多是无尾方案,并采用推力矢量控制。对于无尾布局来说,在气动方面的最大挑战是寻找新的操纵机构。最后,对无人机的空气动力学课题提出了建议。     

基于进场雷达引导的无人机自主着陆控制规律设计与仿真

为了实现无人机在进场雷达引导下按照预定的航迹自主着陆,进场雷达会实时测量无人机的航迹并和预定航迹比较产生偏差引导信号发送给无人机,无人机在引导信号作用下通过控制系统不断的调整舵面,来改变其所受到的气动力和气动力矩,实现对着陆姿态和航迹的自主控制。在仿真中采用基于Matlab/Simulink的无人机六自由度非线性数学模型,设计了高度稳定与姿态控制回路,通过对仿真结果的分析,验证了飞行控制系统设计的合理性,实现了无人机按照预定航迹的自主着陆仿真。     

高马赫数无人机概念设计的外形参数化建模

设计出一类推进系统与气动布局一体化的临近空间高马赫数(Ma=3.5)无人机概念方案。为了能对这类无人机概念方案进行快速设计与评估,需要建立一种精确的、简便的表达概念方案的参数化几何模型。应用形函数/类函数、拉格朗日插值多项式和B样条曲线方法,建立了一种能够精确描述该类无人机概念方案的数学模型。基于该数学模型,应用CATIA软件二次开发方法,用VB编程实现了无人机概念方案的三维外形的自动生成。选取双后掠机翼、单后掠机翼和准菱形机翼3种典型的高马赫数气动布局方案作为测试算例,测试结果表明所开发的VB程序能够快速且足够精确地创建高马赫数无人机概念方案的三维外形。     

某型无人机拦阻网回收系统设计

介绍了无人机拦阻网回收系统的组成和工作原理，论述了系统的网体设计、涡轮阻尼器设计以及拦阻过程计算等关键技术问题，并给出某型无人机拦阻回收系统的性能计算结果。本文的研究成果为某型无人机拦阻网回收系统的工程设计提供了理论依据，并已成功应用于某型无人机系统的研制。     

新型自充气囊研究

本文介绍了一种对无人机着陆缓冲气囊的供气系统进行改进的技术方案.通过改进电磁阈的工作性能,使其能在高压条件下工作,从而省去减压阈的装置,简化系统构成.降低系统重量,提高系统的工作可靠性.本文对改进技术的方法和可行性进行了分析,并根据系统的技术指标要求,制定了相应的验证方法.     

次生气囊在无人机回收系统中的应用

次生气囊是一项可以应用于无人机伞降结合气囊缓冲回收的具有实用价值的技术措施.次生气囊利用无人机主气囊触地后瞬间排出的气体填充成形,实现对机翼部位的缓冲保护.本文对次生气囊的工作过程、力学模型和相关技术指标进行了分析,认为次生气囊对主气囊的工作不产生不利影响,不增加对气源的需求,对无人机增重的影响也很小,但却可以有效地增加对无人机着陆的缓冲效果.     

飞行器控制软件的Statechart原型及其验证

为快速构建飞行器控制软件的系统功能与行为模型,以无人飞行器为时象研究了一种飞控软件的Statechart原型(简称SCP)及其验证技术。基于软件虚拟原型,该SCP采用形式化语言Statechart对飞控软件进行自顶而下的功能与行为建模。先通过顶层模块定义系统的入口与主流程,接着构造两个并发的子模块：主控模块描述飞行控制与设备管理的状态演变,定时控制模块完成控制输出的实时更新。之后分别从语法、功能及性能3个层面对SCP进行验证与测试,并给出相关实验。该SCP具有层次性、模块化、可视化、可执行和快速反应等特点,适用于各种复杂嵌入式系统(包括有人飞行器和高空高速无人飞行器的飞控系统)的软件规范设计。     

无人机自动着陆的导引与控制(英文)

针对无人机自动着陆的需求 ,以某型无人机为对象 ,设计并实现了一种基于机载数字式飞行控制系统和地面无线电跟踪器的自动着陆制导与控制方案。该型无人机的实时仿真和飞行测试结果表明 ,方案设计合理 ,易于实施 ,完全满足无人机自动着陆的要求。     

变体无人机栖落机动建模与轨迹优化

对一类变体固定翼无人机栖落机动的纵向运动进行了建模与轨迹优化研究。针对栖落机动后段飞行速度低及迎角大带来的舵面气动效率下降的问题,研制了一种可改变主翼位置的变体无人机。通过室内飞行实验,利用运动捕捉系统测量获得飞行数据。依据实验数据,结合平板气动理论建立了变体无人机的气动模型,并建立了变体无人机的纵向动力学模型。采用广义伪谱优化软件(General pseudo-spectral optimization software,GPOPS),对所建立的变体无人机模型进行栖落过程轨迹优化研究。优化结果表明,与普通固定翼无人机相比,变体部件能够显著提高无人机的姿态操纵效率,从而改善无人机栖落机动性能。     

无人驾驶飞机飞行控制新技术

分析了国外无人机飞行控制系统的发展现状和趋势,提出了无人机控制系统的发展方向为自主控制,以及其中的两个关键技术:个体层面上的故障诊断与自修复飞行控制和集群层面上的多机协同技术.并对实现这两种飞行控制系统所要研究的具体技术进行了阐述,为新一代飞控系统设计提供了参考.     

小型太阳能无人机技术特点及关键技术研究

在国内外太阳能无人机的发展现状基础上,总结了小型太阳能无人机技术特点,给出了概念设计阶段主要参数的估算公式。根据某小型太阳能无人机概念设计阶段的参数,分析了太阳能无人机的关键技术,并展望了未来太阳能无人机的发展方向。。     

碟形轴对称无人直升机总体设计

在研究碟形轴对称无人直升机气动特性的基础上,选择碟形无人直升机总体参数并提出了一个总体方案;给出了碟形无人直升机的飞行性能计算方法;建立了碟形无人直升机飞行动力学模型,分析碟形无人直升机的操纵性和稳定性,并进行飞行仿真验证。结果表明：本文提出的碟形无人直升机的总体设计方案和设计方法是可行的。