航空复合材料智能制造新模式的探索与实践

以航空复合材料数字化工厂的建设为研究对象,深入剖析复合材料专业在智能化转型过程中的解决难点。航空复合材料制造是典型的离散型制造模式,涉及特种工艺多,冷热工艺混合,工序流程复杂,很难通过单一的流程来驱动数字化、智能化体系的构建。详细阐述了航空复合材料数字化工厂建设过程中的工序自动化作业、物联网终端建设、设备设施集成管控、自动化仓储、物流管控、制造过程无纸化等方面建设内容。工厂智能化制造在全要素、大专业、体系化管理方面有很大的创新,实现了一个比较完整的工厂智能制造模式,而非单一局部的数字化、智能化,形成了一个航空复合材料智能制造模式的较好示范,提升了航空复合材料制造效率、质量,降低了制造成本。     

沟槽表面边界层湍动能分布规律

 通过对不同风速下不同尺寸V型沟槽表面及光洁平板表面边界层内湍动能的测试,对比分析了沟槽表面边界层湍动能的分布规律。试验在一小型专用风洞中开展,流场测试中使用恒温式IFA300智能型流动分析仪,测试模型则采用有机玻璃材质的矩形平板结构;而在沟槽表面理论零点及壁面摩擦速度的计算中,采用基于湍流边界层Spalding壁面律公式同时计算壁面理论零点和壁面摩擦速度的改进方法。最终研究结果表明,沟槽结构主要影响边界层流场的近壁区,沟槽的存在提高了边界层中黏性底层内湍流脉动所具有的动能,有效降低了边界层中过渡区内的湍动能,最大相对降幅超过10%,较好地验证了基于“二次涡”的沟槽表面减阻理论。     

无人机空战仿真中基于机动动作库的决策模型

根据无人机空战仿真需要和专家系统原理,建立了一套基于机动动作库的快速响应自主空战机动决策系统模型;根据第三代战斗机空战中典型的机动动作,建立了相应的专家数据库;通过对驾驶员经验的分析,建立了专家知识库,并将整套决策模型应用于空战仿真中.仿真结果表明,应用该模型建立的空战仿真系统,可以使无人机根据实时战场环境,实现快速自主决策空战模拟飞行.     

非正弦波大电流短辐射器设计研究

赫兹电偶极子是一种辐射非正弦波的短辐射器,对赫兹电偶极子而言,必须施加很高的驱动电压,才能得到较大的天线电流,从而导致其辐射功率往往很小.研究设计了一种大电流短辐射器,它具有馈电容易,结构简单且对称等优点,从而可以简化理论分析并便于工程应用.     

一种基于信息一致性的卫星编队协同控制策略

提出一种基于信息一致性的分布式协同控制策略,实现了卫星编队的构型建立、保持与整体机动。首先根据编队各星的初始相对状态,应用一阶一致性算法,协商估计出编队整体系统基准参考点的相对状态;再根据编队整体系统模型预测方程,以凸优化方法规划出期望重构机动路径;之后设计了基于二阶一致性算法的反馈协同控制律,使各星彼此协同地跟踪期望路径与构型、整体机动参考信息,并证明了系统的稳定性。仿真结果表明:只要在基准参考点一致性估计过程中信息拓扑图中存在最大生成树,该策略就能实现卫星编队的协同机动;反馈协同控制律能有效消除相对初始状态误差与地球非球形摄动J2项引起的各星状态偏离,并具有较好的容错性;与传统方法相比,本文方法在燃料消耗总量与均衡性方面均有所改善,且在构型快速建立或重构时,燃料消耗总量方面优势较为明显。     

空间电离辐射对镧系光学玻璃透射率的影响

利用60Coγ射线对镧火石玻璃和镧冕玻璃进行辐照,研究不同辐照剂量对光学透射率的影响及其在空间光学系统中使用的适应性,辐照总剂量最大达到10 kGy。结果表明:所有玻璃在辐照后可见光透射率都下降了,而在近红外波段仍然保持较高的透射率。尽管镧火石玻璃LaF10平均透射率在辐照前最小,但是辐照后LaF10透射率衰减是所有玻璃中最小的。模拟了8个不同轨道高度地球辐射环境10年累积的总剂量以及经过10 mm铝屏蔽后的累积总剂量。发现对于10年任务期,在3 000、6 000和10 000 km轨道需要增加屏蔽层厚度,而在其他5个轨道,10 mm厚的铝屏蔽可以保证镧系玻璃满足系统对透射率的要求。     

HicksHenne翼型参数化方法分析及改进

HicksHenne参数化方法是一种在翼型优化设计中广泛使用的参数化方法,详细探讨了HicksHenne参数化方法的特性,针对翼型设计的要求,分析并发现了标准HicksHenne参数化方法在翼型设计应用中存在的不足,即当采用有限设计变量进行翼型设计时,生成的翼型的后缘夹角与基准翼型相比不会发生改变。提出了改进的措施,用实际算例证明了改进后的HicksHenne参数化方法能够根据要求改变翼型的后缘夹角,并且保持了HicksHenne方法原有的优点,拓展了HicksHenne参数化方法的参数化设计空间。     

无线传感网的分布式非测距三维定位算法

为解决三维空间无线传感器网络节点定位问题,基于区域立体网格化表示的思想,提出一种分布式非测距三维定位算法3D-DRL(three-Dimensional Distributed Range-free Localization).通过对立体网格投票,选取得票值最高的所有网格的质心作为未知节点的估计位置.3D-DRL无需未知节点间相互通信,具有较小的通信开销,不依赖于锚节点比例,且对网络拓扑结构具有鲁棒性.仿真结果表明,在无线传播环境理想、未知节点通信半径R=50 m、所有节点均随机部署在100 m×100 m×100 m三维区域的情况下,定位误差小于未知节点通信半径的8%,且通过调整VANR,能够实现所有节点的定位.     

脊状表面航行器模型减阻特性的水洞实验研究

通过水洞实验研究具有横流方向的脊状表面航行器的阻力特性.运用三分力天平,分别对光滑表面航行器模型和脊状表面航行器模型在零迎角、不同水速下进行阻力测试,得到其减阻特性曲线.实验结果表明,脊状表面航行器模型具有很好的减阻效果,减阻量与脊状结构的特征尺寸、间距以及来流速度有密切关系.在实验工况内,最大减阻量达到11.7%.     

基于T-S模型的飞控系统跟踪控制器设计

提出了用PDC跟踪控制器设计飞控系统的方法,给出了稳定性和极点配置定理,将控制器的参数求取问题转化为求解线性矩阵不等式族的问题,所设计的控制器不仅具有全局渐近稳定性,还具有较好的鲁棒性。对用该方法设计的俯仰角跟踪控制器进行了仿真和鲁棒性验证。仿真结果表明,所设计的控制器能够满足性能品质和鲁棒性要求。