未来城市空中交通管理研究综述

随着垂直起降（VTOL）航空器快速发展,城市空中交通（UAM）的概念逐渐引发了人们的关注。城市空中交通作为一种新型交通运输模式,将给未来城市发展带来无尽的活力。然而,现有空中交通管理系统不能满足未来城市空中交通按需运行的发展要求,必须针对城市空中交通运行特点,构建未来城市空中交通管理体系。首先,从城市空中交通发展概况与发展历程,简要概述了城市空中交通的由来、兴起与发展前景;其次,设计了城市空中交通管理的运行概念,并结合中国空管的现状特点,提出了中国未来城市空中交通管理体系架构;然后,分别从空域规划、流量控制、交通服务与基础设施建设等方面系统论述城市空中交通管理的研究现状。最后,结合未来城市空中交通发展需求,提出了城市空中交通管理所面临的问题挑战,给出了中国城市空中交通管理的发展建议,以期为城市空中交通管理深入研究与快速发展提供参考借鉴。     

基于阶层标识的无人机自主精准降落系统

随着微小型无人机（UAV）在航拍、测绘、环境监测、快递投送等民用领域的广泛应用,对微小型无人机的可用性和可靠性提出了更高的要求。为了使微小型无人机能够精确地完成自主降落,由于计算机视觉部署成本低、独立性强、信息丰富等特点,提出了通过识别匹配一种多层嵌套二维编码的阶层降落标识来进行相对定位的算法,并展示了与之对应的阶层标识检测及定位的无人机自主降落系统,由于编码的信息量与其他系统相比,具有高低空的高识别率、编码空间大等特点,故此系统可同时支持单个或多个停机坪的配置,且成本低廉,无需添加机载设备成本。最后对该系统进行仿真验证和实飞测试,表明所提出算法能够有效地实现无人机全自主降落。     

80-100km高度范围高分辨率大气水平速度扰动谱

使用1989/1990年冬季在DYANA试验中从5枚Chaff火箭测量获得的高分辨率水平速度数据,讨论80-100km高度范围内水平速度垂直波数谱与饱和重力波谱的一致性,并决定特征垂直尺度.      

二氧化碳在RP-3航空燃油中扩散系数实验

基于压力降落法原理,搭建扩散系数测试实验装置,测试了29815K时CO2在水中的扩散系数并与文献值比较,验证了实验系统的可靠性。实验测定了密闭容器中28315～33315K时CO2 RP 3燃油体系中的压力随时间的变化值。实验测量曲线与数值拟合曲线完全稳合,计算得出不同温度下气体在燃油中的扩散系数值为10-8m2/s数量级。由实验结果可知:气体扩散系数与温度之间符合化学反应阿伦尼乌斯定律,由此根据已有扩散系数值可建立CO2在RP 3燃油中扩散系数预测模型。采用25315、26315K和27315K时3组实验数据来验证模型的准确性,结果显示实验数据符合预测模型方程,模型具有一定的外延性。      

Ka频段有源瓦片天线的设计

有源相控阵天线广泛应用于弹载、星载、舰载、机载雷达及电子对抗、汽车自动驾驶等领域。按照T/R组件和天线的集成方式不同,相控阵天线分为瓦片式结构和砖块式结构。传统的砖式结构,多路合成体积过大、损耗过高且造价昂贵,采用微组装工艺生产,量产良品率低。介绍了一种瓦片式有源天线,给出了天线样机的典型性能指标,工艺实现简单,具有轻型化、小型化、低成本及高可靠等特点。针对瓦片天线设计中的难点、垂直互联技术和复杂的馈电网络,结合理论分析进行了仿真设计。为了验证相控阵天线的性能,在微波暗室对天线进行了测试。测试结果表明,设计的瓦片天线法向EIRP>31dBW,G/T>-4dB/K,扫描至45°时EIRP>29dBW,G/T>-6dB/K,发射状态功耗小于10W,接收状态功耗小于6W。     

水上飞机水面降落全过程力学特性数值研究

数值方法模拟水上飞机的水面降落运动姿态和受力的全过程,是结合了水汽两相流、运动学和动力学的复杂问题。采用基于Fluent商用软件开发的整体运动网格方法结合VOF方法进行自由面捕捉,采用六自由度模型进行运动状态模拟,对某型水上飞机水面降落的全过程进行了数值模拟,得到了较好的模拟结果,验证了整体运动网格方法在处理水上飞机水面降落问题时具备良好的适应性。通过模拟得到过载曲线、运动状态参数和水面状况,将降落过程划分为冲击、滑水、漂浮3个阶段,并通过对各阶段的分析总结出对水面降落过程的一般性认识,以期为水上飞机的设计研发提供方法和参考。      

远程垂直发射舰空导弹非正常禁区计算

阐述了远程垂直发射舰空导弹非正常禁区的计算模型,通过对导弹运动学弹道及破片飞散区的计算得到了导弹高空及低空飞行时射击禁区的最大侧向边界、纵向边界和后方边界,解决了非正常射击禁区难以确定的问题,对部队作战训练及作战使用具有重要指导意义。     

基于 MSC.NASTRAN的结构参数优化设计

结构减重对飞机设计有重要意义,通过结构参数优化设计可以使材料的分布更加合理。基于MSC.NASTRAN,使用铝合金和碳纤维复合材料分别对某型飞机垂尾进行结构参数优化设计。优化结果表明:通过结构参数优化设计的垂尾材料分布更合理,材料利用率更高,相比于铝合金材料,碳纤维复合材料结构减重效果更好,体现出了复合材料的优越性。     

超弹性球体垂直入水空泡流动研究

采用实验与数值模拟相结合的方法,开展了超弹性球体低速垂直入水空泡流动研究。通过入水实验研究发现了超弹性球体入水后特有的球体变形行为和空泡形态。基于径向基函数的变形插值法和虚功原理的力映射法,对超弹性球体的入水过程进行了流固耦合数值模拟,并将入水空泡形态、位移和变形系数的数值结果与实验数据进行对比,验证了本文数值方法的有效性。在此基础上采用数值模拟方法开展了超弹性球体与刚性球体垂直入水流动特性的对比研究,结果表明:超弹性球体入水后由于变形行为及能量的损耗,使得形成的空泡长度比刚性球体小,空泡宽度比刚性球体大;超弹性球体入水后局部绕流与球体变形导致超弹性球体的表面压力变化范围要比刚性球体大。