飞机交流电源系统故障分析模型仿真研究

研究电源系统故障模式是发现和解决设备故障的重要环节。为了更直观地展现飞机交流电源系统故障类型与故障表现的关系,根据其工作原理以及常见故障,利用Simulink设计并搭建了系统故障分析模型,具体对电压频率异常、三相负载不平衡、相间短路、相断路等5种故障类型进行仿真。该故障分析模型可便捷设置不同故障状态,模拟交流电源系统的工作过程,并输出馈线电压电流波形和故障类型编码,为发现并解决故障提供了模型基础,能够针对性地给出故障的视情维修方案。实例仿真表明,该模型能用于仿真多种故障,有助于故障解决方案的给出,验证了系统故障分析模型的可行性与通用性。     

无人机/载机近距飞行的简化稳定性判据

无人机蜂群密集飞行和无人机空中回收都涉及到无人机/载机在近距干扰流场中的飞行稳定性问题。针对上述应用背景,采用无人机/载机干扰气动导数模型,分析近距飞行的影响因素,采用纵向运动动力学方程,推导出其简化稳定性判据,并采用典型飞行器参数进行初步分析。通过数值仿真分析,结果表明：该简化判据反映了无人机运动稳定性与气动特性、干扰流场特性的关系,可用于相关无人机在干扰流场中飞行稳定性初步分析和设计;干扰流场中的下洗效应可使无人机出现幅值收敛较慢的短周期模态运动,增加了干扰流场中实现稳定可控飞行的难度。     

智能赋能流体力学展望

在飞机设计领域中,不同的气动数据获取手段各有利弊,仅靠单一手段难以精确预测飞机的气动特性。因此,在实际工程应用中通常需要融合多种来源的数据,以获得更为准确和全面的气动特性描述。针对这一需求,以典型喷气式飞机为例,采用真实飞行数据、模拟飞行数据以及计算流体力学（CFD）仿真数据,结合深度神经网络,提出了一种认知不确定性的气动数据双层深度证据融合算法。该算法通过引入两种标准的置信分配方法,并将深度神经网络的输出与变分狄利克雷分布参数相结合,来表达和量化模型融合过程中的认知不确定性,并借助Dempster-Shafer理论有效地融合不同来源的数据及其不确定性。研究结果表明,该算法有效地融合了多源气动数据,所得结果不仅更加符合物理规律,而且提供了更高精度和更全面的气动数据,相比于单一数据源具有明显优势。

     

三翼面验证机纯电方案设计

随着碳排放政策日趋严格,航空绿色出行成为民机设计新目标之一,传统布局的民航客机气动效率、结构效率提升空间有限,很难实现大幅减阻,采用新布局结合新能源的设计方案,成为当下研究的热点。本文总结了翼身融合（BWB）、桁架支撑翼（TBW）、三翼面（TSA）的新布局以及纯电为代表的新能源技术研究进展,基于“乘风2.0”200 kg级无人飞行验证机的布局特征,采用计算流体力学（CFD）和工程估算开展了三翼面布局气动特性分析和布局收益评估,分析了前翼与尾翼单独偏转和组合偏转力矩特性,前翼在大迎角具有较好的推杆改出和操纵能力;验证机完整的三翼面布局,相对于其取消前翼的布局,在4°迎角可获得约7%配平升力收益,考虑前翼方案带来的零阻、下洗、增重不利影响,仍可获得19.7count减阻收益,巡航升阻比提升3%;前翼+尾翼部件导致全机增重约0.3%;给出了分布式动力推进架构,该架构可减小90%不对称推力力矩;基于无人飞行验证机开展纯电动力架构和性能的飞行试验,得到了验证机45 m/s巡航所需功率约20 kW,巡航能耗为0.126 kW·h/km,35 m/s巡航所需功率8 kW,巡航能耗为0.065 kW·...     

基于NOAA卫星数据的辐射带质子投掷角分布研究

利用NOAA-12卫星数据对空间环境平静时期太阳同步轨道处辐射带质子投掷角分布进行了研究. 根据投掷角分布的经验公式,计算出90°投掷角的质子方向强度和各向异性指数n. 质子投掷角分布按n的取值范围可分为三类,即90°峰值分布、平顶分布和蝴蝶形分布. 观测证实,对于辐射带质子,三种分布类型均存在并且具有明显的空间区域特征. 在内辐射带边缘地区90°峰值分布占主要优势;在外辐射带高L值区域,90°峰值分布明显减少,平顶分布和蝴蝶形分布逐渐增多. 针对90°峰值分布,研究了质子强度各向异性的区域分布特征,对于内辐射带区域,n值随L值的增大而增大,对于外辐射带,n值表现为逐渐下降的趋势. 为了研究质子投掷角分布对磁地方时的依赖关系,分析了能量为250～800keV的质子在两个不同磁地方时范围的投掷角分布规律. 结果显示,在内辐射带,质子强度的投掷角分布相对稳定,随磁地方时的变化并不显著;而在外辐射带的高L值区域,质子强度的投掷角分布随磁地方时变化明显,与磁地方时之间有明显的依赖关系.     

脱体涡模拟方法研究及其应用

基于现有的非定常雷诺平均N-S方程的求解方法,研究与发展了脱体涡模拟方法（DES）。在紊流附面层内用RANS方法,湍流模型采用S-A模型,在其他区域结合S-A模型运用Smagorinski的LES模型,并将S-A模型中的物面耗散项进行适当的改进,使得改进的模型既充当了RANS中的S-A紊流模型,又充当了Smagorinski大涡模拟模型。为验证所发展方法的有效性,将研究的DES方法应用到一些典型流场计算中,并与已有结果或实验结果进行比较。     

基于多级维纳滤波器的二维测向算法及DSP实现

为了对辐射源目标进行精确定位,需要对来波信号进行二维到达角估计。将一维MUSIC算法推广到空间阵列可以对辐射源进行二维高精度测向,但由于其需要估计接收数据的协方差矩阵和进行特征分解,因而计算量较大。为了降低MUSIC算法特征分解的计算量,提出一种基于多级维纳滤波器的子空间分解算法,通过多级维纳滤波器的前向递推估计信号子空间和噪声子空间,获得噪声子空间后采用MUSIC算法实现波达方向的估计,该算法不需要估计协方差矩阵和特征分解。应用于空间阵列的二维DOA估计中进行计算机仿真和DSP实现,仿真结果表明该方法有效地降低了计算量、节省了计算时间,且达到了MUSIC算法的估计性能。     

基于多线性本构与损伤耦合的叠层陶瓷基复合材料数值预测方法

本文提出一种用于预测复杂应力状态下叠层C/SiC损伤破坏的有限元渐进损伤方法（FE-PDM）,并提出与试验载荷—位移曲线、损伤等进行对比、迭代并最终确定模型参数的反演方法。FE-PDM方法包括基于应变控制的3D失效准则,正交各向异性多线性本构关系,基于刚度矩阵的损伤因子耦合方法,以及预测分层的内聚力方法。通过2D叠层C/SiC的面内拉伸、面内剪切、三点弯曲试验分别验证了FE-PDM方法,并分别采用扫描电子显微镜及X射线技术对试样断口形貌和内部损伤进行了分析。结果表明,通过较少的控制参数,FE-PDM方法可精确地预测2D叠层C/SiC各阶段的应力—应变曲线拐点、损伤起始与演化过程及载荷—位移响应曲线等,并与试验结果吻合良好。