非冗余舵面与RCS复合故障的自愈控制方法

临近空间飞行器在稀-稠大气过渡阶段且反推力矢量装置(Reaction Control System, RCS)有剩余燃料的情况下,RCS对于非冗余舵面的故障补偿与在线重构具有重要意义。基于此,本文研究了针对非冗余舵面与RCS复合故障的自愈控制方法,以实现飞行器的安全可靠控制。首先,建立了执行机构故障等不确定影响下的姿态控制模型;其次,针对舵面故障给出了基于残差观测的故障检测与自诊断方法,设计了RCS与舵面复合故障的分离诊断策略;然后,基于非线性比例-微分控制及故障诊断信息,设计了舵面故障补偿的自愈控制器;同时,基于RCS故障喷管序列判定,设计了复合故障下RCS在线重构的自愈控制器。最后,通过某典型全弹道姿态跟踪数值仿真,验证了该方法的有效性及可靠性。     

一种改进的GM-C-CPHD空间多目标跟踪算法

随着空间目标的数目急剧上升,提高空间多目标跟踪精度成为必然要求,但空间多目标跟踪存在轨道动力学模型不完善的问题。针对该问题,提出一种改进的高斯混合势概率假设密度滤波(GM-C-CPHD)算法。通过在轨道动力学模型中考虑一个不确定性模型参数,即面质比参数(AMR),基于协方差传递面质比参数对位置、速度状态估计的影响,提高空间目标跟踪精度。仿真分析表明:相对于GM-CPHD滤波器,目标数量的跟踪和状态估计性能均有所提高,具有良好的应用前景。     

基于响应面法的单元发动机喷注器优化设计

针对某新研单元发动机喷注器热阻优化的问题,采用仿真计算分析研究支架结构参数对支架热阻与结构强度的影响,并基于响应面法(RSM)对喷注器支架进行结构优化设计。计算结果表明:在计算范围内,对支架隔热性能影响最大的是支架高度,其次是支架厚度,最后是支架孔直径。随着支架高度的增加,支架热阻逐渐增大,而支架热阻则随着支架厚度与孔直径的增加而降低。对支架结构等效应力影响最大的是支架孔直径,其次是支架高度,最后是支架厚度,并且随着支架孔直径的增加,支架结构等效应力逐渐增大,而支架最大等效应力随着支架高度和厚度的增加而减小。通过采用响应面法改进后的支架在结构强度满足发动机力学环境的条件下,喷注器热阻得到明显提高。     

HWD在机场沥青道面检测过程模拟与验证分析——以西南某机场为例

为了分析西南某机场沥青道面在使用HWD检测过程中的力学响应,本文使用有限元软件参照道面实际结构层建立了三维模型并以不同重锤荷载分别模拟HWD作用道面时产生的应力和弯沉,根据模拟所得结果对弯沉分布规律、基顶反应模量、荷载—弯沉曲线和冲击劲度模量进行分析,并结合现场实测结果进行对比验证。分析发现：随着HWD重锤荷载作用的增大,弯沉盆中心最大弯沉值在不断增大,HWD荷载与道面弯沉之间存在良好的相关关系;在保证中心弯沉值达到规范要求前提下,相同沥青道面结构在HWD的不同落锤作用所产生弯沉曲线换算所得基顶反应模量相同,不同落锤荷载对该机场沥青道面相关项目测试结果无影响;不同荷载作用道面时的冲击劲度模量基本相同,由实测弯沉换算所得冲击劲度模量与理论模拟换算结果相比波动范围在-2.97%～1.06%之间,理论模拟和实测分析表明沥青道面测试区域刚度分布情况良好。     

柔性接头弹性件超弹性本构参数拟合和低压摆动非线性有限元分析

依据非线性力学理论,通过单轴拉伸试验获得了柔性接头弹性件超弹性Mooney-Rivlin模型常数,作为有限元计算的输入,同时对柔性接头冷摆时的载荷进行了分析处理,有限元模拟了柔性接头的冷态摆动,重点分析了柔性接头弹性件和粘接面的柯西剪应力和轴向应力。结果表明,0.15 MPa容压下摆动,粘接面的轴向柯西应力大于剪应力,是柔性接头粘接面破坏的主要原因,计算与实际情况吻合性较好。     

基于面外刚度修正的全尺寸飞机动特性精确高效计算

全尺寸飞机结构的动特性计算时,经常遇到网格数量多、计算成本高、内存占比大以及计算效率慢等问题。为了抑制冗余局部模态,将其排除到所关心的频率范围之外,提出增加壳单元面外刚度的方法,进行局部模态缩减,仅显现主要整体模态;并分别利用典型盒段模型和全尺寸飞机模型对整体模态的计算精度和效率进行验证。结果表明：面外刚度修正方法可以用于全机结构动特性的准确高效计算,全机模型的计算效率提高了100多倍,存储文件空间减小了近10倍,前六阶整机模态频率的最大误差为4%左右。     

多目标非线性控制分配方法研究

 提出了一种新的多目标非线性规划控制分配方法,对其理论基础、建模与求解过程进行了详尽描述, 并给出了多目标非线性控制分配的解的评价指标及评价方法。该方法不依赖于伪控制指令与广义操纵面偏转角度之间呈线性关系这一假设,直接处理非线性控制分配问题,并充分利用冗余操纵面,实现不同飞行条件和任务下对多种目标的综合权衡分配。仿真结果表明该方法具有较高的精度,能很好地处理故障情况下的控制分配问题,为控制重构提供了算法保证。     

开式整体叶盘四坐标高效开槽插铣工艺方法

 整体叶盘的加工余量主要是在其通道开槽粗加工阶段去除的,提高通道开槽切削效率是实现叶盘高效加工的关键。根据开式整体叶盘通道的结构特点,提出了四坐标插铣开槽高效低成本粗加工方法。通过叶盘叶片偏置面的直纹包络面逼近,确定叶盘通道粗加工区域,给出了四坐标插铣刀位轨迹生成算法。该方法有效解决了直纹面逼近的曲面边界问题,并通过对叶片偏置面的直纹逼近从根本上避免了刀位轨迹计算时误差的产生。实验表明,与传统的侧铣开槽粗加工相比,采用四坐标插铣方式切削力可降低60%,粗加工效率可提高1倍以上。     

飞翼布局飞机起降阶段纵向大迎角气动增稳研究

针对某中等展弦比高速飞翼布局飞机,利用CFD计算方法,研究了一套新型舵面组合对飞机起降任务阶段纵向气动力特性的影响,并对该飞翼布局飞机不同舵面组合进行了数值模拟.仿真结果表明,采用该舵面组合在飞机的起降阶段可以有效改善其纵向气动力特性和操稳特性.     

基于ANSYS的齿面啮合参数化建模及有限元分析

本文应用Solid Works建模软件建立了FA-45-59机型针摆传动机构参数化模型,通过ANSYS的ADPL参数化语言对该模型进行了参数化有限元分析,具体过程包括模型导入,单元类型及材料属性的定义,网格划分,接触对的定义,边界条件施加及计算求解等。计算求得的有限元分析结果与理论计算结果相比较后,误差在允许范围内,从而大大提高了建模、分析的效率。