应用Stateflow技术的安全性建模与仿真

为了保障高风险系统的使用安全性,探索事故的运动规律与应急决策,提出了面向事故过程的安全性仿真方法,并结合有限状态机原理与Stateflow技术设计了建模方法与仿真机制,该方法能实现混合系统过程状态逻辑与连续机理的建模与仿真,仿真结果能反映事故发展过程中系统的状态-时间特性、人机交互特性以及过程机理,为应急决策提供定量的依据.最后,对某产品实例的事故过程进行了模型设计与仿真实验,验证了该仿真方法的有效性与合理性.      

滚压强化表面状态特征的疲劳演化及抗疲劳机制研究进展

作为机械表面强化技术之一,滚压强化工艺能够有效提高材料的疲劳性能、耐磨损性能、耐腐蚀性能以及损伤容限性能,现已被应用于航空发动机叶片等的表面改性处理。首先,对滚压强化的基本原理及优点进行了介绍。其次,鉴于表面状态特征演化对疲劳性能的重要影响及越来越多的学者对此问题的重视与研究,分别综述了滚压强化工艺的表面状态特征（残余应力、显微硬度和微观组织）的疲劳演化、抗疲劳机制以及疲劳寿命预测方面的研究进展。然后,并与其他工艺的研究进展进行横向对比分析,总结了滚压强化工艺当前研究存在的不足。最后,对滚压强化工艺今后的研究内容与发展方向进行了展望。     

超临界翼型低雷诺数流动分析及优化设计

以高空长航时无人机(UAV)翼型研究为背景,对超临界RAE2822翼型在高空高亚声速下的低雷诺数气动特性进行了数值模拟及优化设计研究。采用求解雷诺平均N-S方程的有限体积法,对典型低雷诺数下RAE2822翼型绕流进行数值模拟,验证了SST k-ω湍流模型的可靠性和准确性;基于不同高度不同雷诺数下RAE2822翼型的计算气动力对比分析,研究了高度增大所带来的低雷诺数效应;通过对低雷诺数下超临界翼型表面流场结构及流动机理的详细分析,提出了一种弱化激波的翼型设计思想,并通过优化算例验证了该思想的可行性。     

基于蒙特卡罗仿真的FADEC系统多故障TLD分析方法

航空发动机电子控制系统的时间限制派遣(TLD)分析是飞机系统安全性分析的重要内容,是商用飞机及航空发动机型号合格审定的一项必要工作,传统方法无法解决多故障情形下的TLD问题。对多故障TLD方法进行了研究,提出了多故障派遣时的派遣间隔决策方法与维修策略决策原则,基于蒙特卡罗仿真提出了多故障TLD分析方法,结合具体案例验证了方法的有效性,并针对典型全权限数字式电子控制系统(FADEC)进行了多故障TLD分析。结论表明,与单状态马尔可夫模型方法相比,本文方法具有较高的精度,误差在0.25%左右,同时能够避免马尔可夫过程繁琐的建模工作,并且具备工程实用性。     

Flight safety oriented ice shape modulation using distributed plasma actuator units

Ice accretion on the wings seriously threatens the flight safety of an aircraft. From the perspectives of ensuring flight safety and saving power consumption, the ice shape modulation method using distributed plasma is proposed. Distributed plasma actuator units are designed to modulate the spanwise continuous ice at the leading edge into periodically segmented ice pieces, forming a wavy leading edge. Both airfoil and scaled aircraft model, with continuous and modulated ice, are experimentally investigated and simulated. Compared with the continuous ice, ice shape modulation can significantly improve the aerodynamic performance, flight control characteristics and flight safety. This method can save about half electric power, which is very beneficial for application.     

遥感器真空成像三维光学检测装置的设计与应用

在以往的遥感器真空成像试验中, 光学检测装置每次装配完毕只能完成单一状态下的光学测试, 且建立成像试验所需工况的周期较长。文章设计研制了一种三维光学检测装置, 使用该装置可实现中小口径相机在空间环境模拟装置内的光电综合性能检测。试验人员可在空间环境模拟容器外对该装置进行平移、旋转和俯仰的精确调整, 完成对单台或多台相机全视场的精确测试。试验验证了该装置方案设计的可行性。     

攻角拉起时前体非对称涡诱导机翼摇滚运动

针对目前前体非对称涡诱导机翼摇滚研究时攻角往往处于静态而没有考虑攻角动态拉起的问题,在北航D4风洞中采用细长旋成体与30°后掠翼的组合体模型,通过不同拉起速度下的机翼摇滚运动实验,分析了攻角拉起速度对前体非对称涡诱导机翼摇滚运动的影响及影响产生的原因;随后通过在快速拉起摇滚运动过程中进行模型表面压力测量,研究了快速拉起机翼摇滚的流动机理.实验结果表明,由于机翼摇滚运动的时间随攻角拉起速度增加而减少,使得在3个不同的拉起速度分区内,摇滚运动呈现为不同的运动形态,其中第3个快速拉起分区内的摇滚运动为与攻角静态时完全不同的类正弦摇滚运动形态.与攻角静态时机翼摇滚的流动机理不同,快速拉起时这种类正弦摇滚运动主要源于前体非对称涡随攻角的演化,前体非对称涡随滚转角的涡型切换不再重要.      

RANS simulations on combustion and emission characteristics of a premixed NH3/H2 swirling flame with reduced chemical kinetic model

Ammonia (NH₃) is considered as a potential alternative carbon free fuel to reduce greenhouse gas emission to meet the increasingly stringent emission requirements. Co-burning NH₃ and H₂ is an effective way to overcome ammonia’s relative low burning velocity. In this work, 3D Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) numerical simulations are conducted on a premixed NH₃/H₂ swirling flame with reduced chemical kinetic mechanism. The effects of (A) overall equivalence ratio Φ and (B) hydrogen blended molar fraction X_H2 on combustion and emission characteristics are examined. The present results show that when 100%NH₃-0%H₂-air are burnt, the NO emission and unburned NH₃ of at the swirling combustor outlet has the opposite varying trends. With the increase of Φ, NO emission is found to be decreased, while the unburnt ammonia emission is increased. NH₂ → HNO, NH → HNO and HNO → NO sub-paths are found to play a critical role in NO formation. Normalized reaction rate of all these three sub-paths is shown to be decreased with increased Φ. Hydrogen addition is shown to significantly increase the laminar burning velocity of the mixed fuel. However, adding H₂ does not affect the critical equivalence ratio corresponding to the maximum burning velocity. The emission trend of NO and unburnt NH₃ with increased Φ is unchanged by blending H₂. NO emission with increased X_H2 is increased slightly less at a larger Φ than that at a smaller Φ. In addition, reaction rates of NH₂ → HNO and HNO → NO sub-paths are decreased with increased X_H2, when Φ is larger. Under all tested cases, blending H₂ with NH₃ reduces the unburned NH₃ emission, especially for rich combustion conditions. In summary, the present work provides research finding on supporting applying ammonia with hydrogen blended in low-emission gas turbine engines.     

基于预设性能的四旋翼无人机编队安全控制

针对四旋翼无人机编队系统存在模型不确定性、未知外部干扰与内部碰撞等问题,提出一种基于预设性能的安全控制方法。首先使用预设性能函数结合误差转换方法,将防止内部碰撞的不等式约束问题转换为无约束问题。同时针对模型中的不确定项,使用神经网络进行逼近;针对神经网络逼近误差与未知外部干扰组成的复合干扰,使用非线性干扰观测器进行估计,并分别设计位置与姿态子系统控制器,避免了编队内四旋翼无人机的碰撞。然后借助Lyapunov方法证明了闭环系统所有信号的收敛性。最后通过数值仿真验证了所提控制方法的有效性。