民用飞机地面漂浮性分析研究及应用

民用飞机地面漂浮性是评估飞机-机场相容性的一个重要指标,其直接影响到飞机设计参数选择以及地面适应性的优劣。在总体概念设计阶段就必须对飞机的漂浮性能进行分析评估,从而选择恰当的飞机参数。对民用飞机在刚性道面和柔性道面上漂浮性分析方法做了简要说明,并针对国际民用航空组织所推广使用的ACN/PCN(飞机分类号/机场分类号)方法进行了详细分析研究,在此基础上,开发出了飞机地面漂浮性分析软件。通过直接输入飞机相关参数可以快速准确地计算出飞机分类号ACN值。可以有效地对飞机地面漂浮性进行评估和优化,从而解决了用手工方式评估飞机地面漂浮性时的繁琐及不准确,并降低了对从事飞机地面漂浮性计算的人员要求。     

带应急气囊直升机水上漂浮稳性研究

为了研究带应急气囊直升机完整和破损情况下水上漂浮的横向稳定性,首先通过等排水量理论计算方法分析带应急气囊完整直升机的横向静稳定性和动稳定性,并研究了直升机重心不同位置对稳定性的影响,得出了重心处于后限、重心离水面越近时,直升机具有更好稳定性的结论;其次,在直升机破损情况下,建立直升机与破损舱室的模型,得出了破损直升机的漂浮稳性;最后通过其破损条件,对破损直升机漂浮时间进行了分析。     

某型轰炸机空滑迫降分析

某型轰炸机空滑迫降的可能性是存在的，但其中涉及到飞行安全的问题。为了保证迫降安全，讨论了空滑迫降性能的估算方法，分析了迫降航线的建立和飞行方法。针对场内迫降、场外迫降和水上迫降等不同迫降场的特点，系统研究了迫降操纵的主要问题，提出了迫降操纵建议，为飞行员提供参考。     

一款基于ICAO标准计算模型的民机起落架漂浮特性分析软件的设计

为了满足民用飞机产品开发过程中对起落架漂浮特性分析的实际需求,设计并开发了一款实用工具软件。该软件是基于国际通用的ICAO标准计算模型开发的,实现了国际上通行的民用飞机起落架漂浮特性分析所需的3大功能,其计算分析结果的精度和国际主流飞机制造商发布的数据相当,能够很好地满足民机产品开发在设计及手册编制方面的综合要求,工程实用性很强。目前,该软件已成功应用到国产支线和单通道民用飞机产品的研发之中,经济效益显著。     

自由漂浮空间机器人点到点避奇异运动控制方法

针对具有冗余机械臂的自由漂浮空间机器人（Free Floating Space Robot, FFSR）点到点避免奇异性规划和控制问题,提出了一种冗余FFSR的点到点避免奇异控制方法。首先,该方法基于离散状态依赖李卡提方程（DSDRE）控制器设计方法,利用FFSR的动力学和运动学方程实现了FFSR系统方程的伪线性重构;然后,基于伪线性重构系统及DSDRE状态调节器设计方法实现了FFSR的关节角速度和末端位姿的同时跟踪控制;其次,根据跟踪控制器对FFSR广义雅克比矩阵（GJM）行满秩的设计要求,定义FFSR的奇异性判别依据,构造了避奇异约束函数;再次,由于冗余FFSR系统具有多逆运动学解特点,考虑关节角及关节角速度约束,结合避奇异约束函数设计了FFSR的期望轨迹在线规划器,进一步将设计的跟踪控制器与规划器相结合提出了冗余FFSR末端点到点避奇异运动控制方法。最后,为验证所提方法的有效性同时考虑简化计算,采用平面4连杆FFSR模型进行数值仿真,仿真结果表明所提点到点避奇异运动控制方法能够有效实现冗余FFSR系统的点到点避奇异运动。     

飞机波浪水面迫降过程中极限冲击载荷数值研究

针对飞机在波浪水面迫降过程中机身所受的极限冲击载荷大小及其物理成因问题,采用数值模拟方法展开研究,结合有限体积法和流体体积（VOF）法捕捉自由面,采用六自由度（6DOF）模型和整体运动网格（GMM）处理水面与飞机之间的相对运动,模拟飞机的迫降过程。通过选择飞机相对水面下沉速度最大的波面相位作为迫降触水位置,预报机身所受的极限冲击载荷大小。结果表明:在波浪水面迫降的触水阶段中,机身遭遇了平静水面未预见的冲击峰,同时冲击峰值大小与飞机相对水面的下沉速度有关。此外,对比了在5种不同波高海况下飞机迫降的运动姿态和过载变化历程,给出了波高对极限冲击载荷和其余各参数峰值的影响规律,为飞机载荷分布设计提供参考依据。      

漂浮式海上风力机全机结构自振特性仿真

针对漂浮式海上风力机全机结构的动力特性问题,以某3 MW漂浮式海上风力机系统为例,基 于有限元方法分析了系统自振频率和振型的分布特征,并进行漂浮式海上风力机全机自振特 性的参数分析,最后给出全机结构基频和倾覆频率的计算公式。分析表明,漂浮式海上风力 机系统自振频率非常低且分布密集。系统基频与拉索锚固深度以及叶片长度呈线性递减关系 ,与浮筒半径呈反比,与拉索的总截面面积以及塔架高度呈二次曲线关系。倾覆频率与参数 的关系则牵涉高次项,较上述关系更为复杂。文中给出的拟合公式计算值与有限元值吻合较 好,说明其在预测漂浮式海上风力机系统自振频率方面具有较高可信度。     

某漂浮体漂浮稳定性研究

针对某漂浮体在海上的漂浮稳定性进行了分析,研究了重心与浮心的相对位置对其漂浮稳定性的影响,并根据该漂浮体的实际参数进行了计算,得出了其可以稳定漂浮的结论。     

直升机水中横向稳性计算与试验验证

参考水上飞机的横向稳性计算原理和海船稳性规范,建立了直升机的横向稳性计算方法,对漂浮姿态角、横向静稳性、横向动稳性、抗风浪等级等进行研究,并采用简单的方法进行燃油液面修正。完成了某型直升机漂浮特性试验,进行了横向稳性计算结果与试验结果的相关性分析。结果表明计算结果与试验结果的相关性很好。     

漂浮基闭链双臂空间机器人抓持系统动力学及载荷力/位置混合控制的模糊变结构控制器设计

讨论了载体位置、姿态均不受控制的漂浮基双臂空间机器人抓物系统的动力学建模和控制问题. 利用拉格朗日方法和牛顿欧拉法分别建立了双臂空间机器人及负载的非线性动力学模型, 结合空间机器人固有的特性及闭合链约束关系, 得到抓持系统合成动力学方程. 以此为基础, 考虑到空间机器人系统结构的复杂性及某些参数的变动性, 根据具有较强鲁棒性的变结构控制理论, 针对该抓持系统惯性空间轨迹跟踪设计了全局滑模控制方案及相应的PI内力控制方案, 从而达到位置、力的混合控制. 为克服滑模控制器抖振的缺点, 附加设计了模糊控制器, 根据系统的输出来动态调节滑模控制器的参数, 从而既可确保系统的快速响应又可降底原有的抖振. 系统数值仿真证明了上述控制方案的有效性与准确性.