基于鲁棒伺服LQR的结冰飞机纵向控制律重构方法

由于防/除冰系统总会出现故障或者除冰不彻底,因此仅依靠防/除冰系统实现结冰条件下的安全飞行并非完全可靠,研究结冰后飞机控制律重构对飞机操纵安全和飞行安全极其重要。针对飞机的纵向运动建立了结冰影响模型和纵向动力学模型,采用鲁棒伺服线性二次型调节器(LQR)最优控制设计了飞机结冰后空中飞行纵向控制律,模拟了飞机在俯仰姿态保持模式下遭遇不同严重程度结冰后的动态响应特性,并与常规PID控制进行对比。结果表明,所设计的控制律能够有效改善结冰飞机的飞行性能和飞行品质,准确跟踪给定的俯仰角指令,且抗干扰能力、动态性能以及鲁棒性均优于常规PID控制。为飞机结冰后的重构控制问题和自动飞行控制,提供了新的思路。     

航空发动机金属波纹封严环性能分析

为提高航空发动机用金属波纹封严环的密封性能,通过利用有限元方法对金属波纹封严环进行有限元分析,对不同断面形状的封严环轴向刚度变化、径向尺寸变化和应力分布情况进行了对比,得到了基于波节的金属波纹封严环外形尺寸的初步优化设计方案。通过对金属波纹封严环应力的观察分析,结果表明：圆弧波节的应力分布比较均匀,合理优化圆弧波节的外形尺寸以减小径向变形和轴向刚度,可较大地提升金属波纹封严环的稳定性和使用寿命,对航空发动机金属波纹封严环的理论研究及优化设计与制造具有一定参考指导意义。     

Bottom side profiles for two close stations at the southern crest of the EIA: Differences and comparison with IRI-2012 and NeQuick2 for low and high solar activity

Bottom side electron density profiles for two stations at the southern crest of the Equatorial Ionization Anomaly (EIA), São José dos Campos (23.1°S, 314.5°E, dip latitude 19.8°S; Brazil) and Tucumán (26.9°S, 294.6°E, dip latitude 14.0°S; Argentina), located at similar latitude and separated by only 20° in longitude, have been compared during equinoctial, winter and summer months under low (year 2008, minimum of the solar cycle 23/24) and high solar activity (years 2013–2014, maximum of the solar cycle 24) conditions. An analysis of parameters describing the bottom side part of the electron density profile, namely the peak electron density NmF2, the height hmF2 at which it is reached, the thickness parameter B₀ and the shape parameter B₁, is carried out. Further, a comparison of bottom side profiles and F-layer parameters with the corresponding outputs of IRI-2012 and NeQuick2 models is also reported. The variations of NmF2 at both stations reveal the absence of semi-annual anomaly for low solar activity (LSA), evidencing the anomalous activity of the last solar minimum, while those related to hmF2 show an uplift of the ionosphere for high solar activity (HSA). As expected, the EIA is particularly visible at both stations during equinox for HSA, when its strength is at maximum in the South American sector. Despite the similar latitude of the two stations upon the southern crest of the EIA, the anomaly effect is more pronounced at Tucumán than at São José dos Campos. The differences encountered between these very close stations suggest that in this sector relevant longitudinal-dependent variations could occur, with the longitudinal gradient of the Equatorial Electrojet that plays a key role to explain such differences together with the 5.8° separation in dip latitude between the two ionosondes. Furthermore at Tucumán, the daily peak value of NmF2 around 21:00 LT during equinox for HSA is in temporal coincidence with an impulsive enhancement of hmF2, showing a kind of “elastic rebound” under the action of the EIA. IRI-2012 and NeQuick2 bottom side profiles show significant deviations from ionosonde observations. In particular, both models provide a clear underestimation of the EIA strength at both stations, with more pronounced differences for Tucumán. Large discrepancies are obtained for the parameter hmF2 for HSA during daytime at São José dos Campos, where clear underestimations made by both models are observed. The shape parameter B₀ is quite well described by the IRI-2012 model, with very good agreement in particular during equinox for both stations for both LSA and HSA. On the contrary, the two models show poor agreements with ionosonde data concerning the shape parameter B₁.     

一种利用纵振的直线超声电机(英文)

设计了一种利用变截面杆纵振模态工作的直线超声电机,该超声电机的特点是有两个变截面杆状并由一半圆环连接。位于圆环中间驱动足顶部质点以椭圆轨迹运动,当驱动足以一定预压力接触动子时,动子将输出直线运动。通过建立定子的有限元模型并对其进行谐响应分析验证了原理的可行性。提出了电机结构设计的要求,并通过有限元方法进行了结构参数灵敏度分析,为该类电机结构的设计提供了高效的方法。样机试验表明,该电机在100mm/s的运行速度下可以推动10N的负载。     

操纵面作动对无尾布局无人机纵向气动特性的影响

通过风洞测力实验,研究了不同操纵面作动对某无尾布局无人机纵向气动特性的影响.实验结果表明:升降副翼以及襟副翼正向偏转都会使全机升力系数、阻力系数以及低头力矩增加.升降副翼作动引起的增量要高于襟副翼,并且舵偏角度越大增量越大.全动翼尖作动对全机纵向气动特性基本没有影响.在线性段,鸭翼作动对升力系数和阻力系数影响不大;线性段之外,鸭翼作动使得升力系数和阻力系数减小.迎角α<16°以及α>38°时,鸭翼正向作动使得低头力矩减小,负向作动使得低头力矩增加.操纵面作动对低头力矩的控制效率由高到低依次为:升降副翼、襟副翼、鸭翼和全动翼尖.进一步分析表明不同操纵面的控制效率与舵容量系数具有较大关系.     

气密机身纵向裂纹非线性鼓胀因子数值研究

为了研究不同几何参数包括壳半径、壳壁厚度和裂纹长度对鼓胀因子的影响,应用有限元软件ABAQUS,通过几何非线性有限元分析,计算含纵向裂纹无加强柱形壳鼓胀因子的数值,并与现有的经验公式进行对比,同时讨论双轴载荷比对鼓胀因子的影响。结果表明:大部分几何参数对鼓胀因子的数值有显著影响;现有经验公式存在局限性;当双轴载荷比从0.5增长到1.0时,鼓胀影响降低了约20%;当双轴载荷比从0.5降低到0时,鼓胀影响增加了约28%。     

复合材料梯形波纹夹层板的优化设计

针对复合材料梯形波纹夹层板的优化设计,提出了一个三步优化方法。第1步和第3步以结构质量为目标函数,使用广义简约梯度法进行尺寸优化,第2步以临界载荷为目标函数,使用遗传算法进行铺层优化。最后通过算例验证了优化策略的有效性。     

某型发动机滑油供油波纹管裂纹分析

某型发动机滑油进油管的波纹段多次发生裂纹故障,断裂部位均位于波纹管第1波谷或最后波谷处,采用断口分析、金相组织分析、断裂机理分析等方法,对滑油供油波纹管裂纹的断裂原因进行了分析。结果表明,装配时拉伸应力过大和工作中持续的振动应力是造成波纹管早期开裂的主要原因。结合实际经验,加强装配过程控制,提高装配质量,可有效预防滑油供油波纹管断裂故障。     

基于LQR技术的无人机纵向控制律设计

以某型无人机为控制对象,采用改进性能指标的输出反馈LQR技术进行无人机纵向控制律设计,简化了设计的复杂性。利用获得的控制律进行数字仿真及半物理仿真验证,结果表明,无人机的俯仰角响应能在6 s后进入稳态,稳态误差为0,超调量小于20%;在整个仿真过程中,空速变化非常小,在25 s左右达到稳态,达到了设计指标要求,从而证明该方法的简便可行性。     

冷却孔非均匀排布波纹板隔热屏冷却特性仿真

为了更加合理地分配冷却气体流量，提高纵向波纹板隔热屏结构的气膜冷却效率，提出了非均匀孔排布局波纹板隔热 屏结构，即保持开孔率不变，构建了上游波纹结构气膜孔排布密集、下游波纹结构气膜孔排布稀疏的非均匀结构。在发动机真实 工况下，采用数值仿真的方法研究了非均匀孔排方式对沿程冷却气体流量分配特性和气膜冷却特性的影响规律，揭示了振幅比变 化对波纹板隔热屏冷却效果的影响规律。结果表明：前密后疏型非均匀孔排布局可以改变冷却气体在隔热屏不同位置处的出流 量，从而显著提高隔热屏的气膜冷却效率。在气膜孔孔参数以及开孔率不变时，增大隔热屏上游孔排密度既可以提高隔热屏上游 的冷却效果，又不会明显降低隔热屏下游的冷却效果，使隔热屏整体面平均气膜冷却效率有所提高，相比于均匀孔排结构，前密后 疏孔排布局最高可使隔热屏面平均气膜冷却效率提高12.66%；在相同工况下，当振幅比从0.035增大至0.075时，隔热屏的面平均 气膜冷却效率显著提高，最高可使其面平均气膜冷却效率提高16.32%。