可应用于民机空气动力设计中的数值优化方法

目前民机成功设计的一个关键要素即在设计中有效地引入计算流体力学（CFD）的模拟方法和软件,特别是具有设计能力的方法和工具。本文概要地叙述了反设计、基于CFD低可信度和高可信度模型等数值优化方法的发展和应用于民机设计的历史和现状;简单地介绍了即将举行的空气动力优化设计计算系列研讨会;重点讨论了对可应用于民机设计的基于Navier-Stokes方程解算器的OPTIMAS的数值优化方法的要求及其构造方法,并以翼身组合体整流外形和翼身融合体（BWB）外形的算例表明其有效性,说明OPTIMAS可以成为民机日常设计的方法和工具之一。     

飞控系统模糊控制器设计及稳定性分析

建立了飞控系统的Ｔａｋａｇｉ－Ｓｕｇｅｎｏ（Ｔ－Ｓ）模糊模型;给出了设计模糊状态反馈控制器,保证闭环系统全局渐近稳定、具有一定衰减率稳定的两个充分条件;提出了采用线性矩阵不等式（ＬＭＩ）方法,将该充分条件转化为对线性矩阵不等式族寻求ＬＭＩ可行解的凸优化问题,得到了稳定性分析和模糊状态反馈控制器设计的新方法。仿真结果表明,所提出的设计方法方便有效,控制器鲁棒性好。     

考虑不确定性因素的多学科设计优化方法

将基于单循环方法的可靠性分析(SLBRA)与多学科可行(MDF)设计优化相结合,提出了一种基于可靠性的多学科设计优化(RBMDO)方法.在优化过程中使用Kriging近似模型以不断提高模型精度,解决了MDF方法反复进行多学科分析、计算量较大的问题.该方法在可靠性分析过程中避免了优化迭代,从而提高了计算效率.以涡轮叶片的设计优化为例,对该方法进行了验证并与传统双循环方法进行了对比.结果表明,优化结果满足可靠性的要求.与双循环方法相比,优化效率明显提高,证明了该方法在工程应用中可行且有效.     

基于停止点前移的推出程序优化设计

随着机场吞吐量的提升,出现了越来越多的地面延误,其中以机位延误为主,通过对停止点位置的研究进行推出程序的方案设计来降低机位延误。通过飞机推出运动特征,构建飞机推出轨迹模型;将模型导入CAD,进行二次开发与项目安全评估对接,实现CAD轨迹自动生成,应用于飞机推出程序的优化设计,安全评估优化停止点位前移量,设置优化飞机推出程序;采用AirTOp软件构建仿真模型进行对比验证,通过算例验证基于停止点优化的推出程序优化方案能够降低机位延误,提升地面运行效率。     

基于BP人工神经网络的离心压气机叶轮多目标优化设计方法

利用Concept NREC软件建立离心压气机叶轮设计样本库,借助BP（back propagation）人工神经网络建立样本库中各设计参数与压气机性能之间的关系,接下来以多目标遗传算法寻找Pareto解,从而获得离心压气机叶轮最佳设计参数.将该方法应用于Krain叶轮设计工况,所得叶轮的效率、压比较Krain叶轮原型分别提高1.4%和10.9%.通过对人工神经网络模型可靠性的讨论、多目标优化模型的主成分分析和所设计叶轮性能的CFD验证,证明了所构建的目标函数与所获得的Pareto解集的合理性,说明本方法可以有效应用于在离心压气机设计、选型.      

机载移动端场面引导软件设计与仿真研究

为了减轻飞行员在繁忙机场场面运行的工作负荷,提升场面运行安全与效率,设计了一种基于移动电子设备运行的场面引导软件。其采用可扩展架构和模块化功能设计,通过无线通信网络与综合场面监视系统交联,实现场面引导功能。仿真测试表明,机载移动端场面引导软件能够为飞机在场面滑行操作提供路径引导信息和冲突告警提示,可提升运行效率和安全性,具有一定的使用价值。     

基于AADL2SPN的飞行控制系统可靠性分析

飞行控制系统是典型的安全关键系统,其可靠性对保证飞机安全运行具有重要作用。传统的可靠性分析方法过于依赖分析人员的经验,主观性强,极易导致可靠性模型与设计模型之间存在不一致性。综合利用架构分析设计语言(AADL）和随机Petri 网（SPN）描述系统的故障传播行为,提出一种基于模型的可靠性分析方法;利用AADL 构建某横侧向电传飞控系统的名义模型和错误模型,提出AADL 模型中错误传播相关信息的提取方法,利用所提取信息自动生成描述系统故障传播行为的SPN 模型;在此基础上,通过蒙特卡洛仿真完成该横侧向电传飞控系统的可靠性评估。经与故障树分析方法对比,结果表明：最大相对误差小于0.018%,满足工程需要;所构建的可靠性模型由AADL 模型自动生成,能够确保可靠性模型与设计模型的一致性,避免了对设计人员经验的依赖。     

吸气式高超声速飞行器内外流同时测力试验

为研究吸气式高超声速飞行器新型测力试验技术的可行性,在马赫数Ma=6、高度H=27km模拟飞行环境下开展了风洞试验。以轴对称吸气式高超声速飞行器无舵翼简化构型为研究对象,通过合理的试验系统设计解决内外流解耦关键技术,采用两个环式六分量天平在同一车次上测量模型内外流气动力载荷。试验结果表明:内外流气动力天平测量数据和全模气动力数据准确反映了内外流解耦、内外流窜流、进气道起动/不起动以及溢流影响等物理现象;从物理上实现了内外流解耦;内流气动力对全机气动性能贡献大;内外流解耦、进气道起动时,气动力数据准确、重复性好;窜流产生的传力属于内力。试验证明,同时测力试验技术可行,为解决内外流气动数据源于不同试验所致的不确定性问题提供了有效手段。     

约束输出反馈在控制律设计中的应用

本文在利用输出反馈特征结构配置设计控制律的基础上,引入约束输出反馈。在对系统动态品质影响不大的前提下,减少了控制元器件的个数,简化了控制系统的结构,增加其工作的可靠性.文中最后给出一直接升力控制律设计示例,说明了约束输出反馈的应用。     

裁剪曲面的参数线加工算法研究

结合开发国产化软件的实践，详细论述了ＣＡＤ／ＣＡＭ技术中有关裁剪曲面的描述及加工自动编程算法的研究。从曲面造型及加工编程的通用性角度出发，将曲面的三维几何信息映射到二维参数域上，用二维拓扑信息环来描述裁剪曲面，把各种裁剪曲面的加工编程统一为一种具有拓扑信息环的广义曲面加工编程。同时，采用环形刀计算刀位信息，可方便地推广至球头刀或平底刀的加工编程。根据预先设定的残留高度及插补误差，在编程中对刀切点和刀位点的计算进行有效控制，保证了加工编程的精度要求。从而用较简单的方法实现了对任意裁剪曲面的加工自动编程