对全流量补燃循环发动机系统的研究与分析

论述了全流量补燃循环氢氧发动机的工作过程,并给出了基于这种循环方式的发动机的系统简图。根据现有的氢氧发动机的研制现状,针对全流量补燃发动机进行了系统参数的平衡计算。从这种循环方式的工作机理出发,结合参数计算得到的结果对这种循环方式的发动机的先进性进行了讨论。认为这种循环方式的氢氧发动机可以具有更高的可靠性,以及能够获得更高的性能,能够满足人们现在对高可靠性,低成本,可重复使用的液体火箭发动机的要求。      

基于飞行员负荷的直升机低空突防航迹评价

通过建立直升机飞行员负荷的评价指数,分析了不同复杂程度任务中飞行员体力、精力的要求和自身素质要求,证明了飞行员负担与驾驶操纵活动的频率存在正比关系;通过研究直升机沿着不同航迹飞行的控制量变化,引出了控制量增量幅度/梯度比的概念,建立了包含控制量幅度、频率信息的坐标图。并以坐标图中对直升机的姿态和位置变化影响较小的稳定区坐标点所占的比例作为评价飞行员负荷的指标,从而建立起包含驾驶负荷信息的指标评价体系。     

考虑驾驶员反应特性的倾转旋翼机单发失效轨迹优化

为了能在倾转旋翼机单发失效轨迹优化的研究中考虑到驾驶员的反应特性,建立相应的增广飞行动力学模型并进行计算分析。首先,以倾转旋翼机基本纵向刚体飞行动力学模型为基础,建立旋翼拉力系数、旋翼后倒角与操纵杆量之间的关系,并引入延迟环节、惯性环节和操纵速率限制来模拟驾驶员的反应特性,形成适用于倾转旋翼机单发失效轨迹数值优化研究的增广飞行动力学模型。然后,采用直接转换法将轨迹优化对应的最优控制问题转化为非线性规划问题进行求解。最后,以XV-15倾转旋翼机为样机,计算短距起飞单发失效后的最优着陆过程,并与相关文献结果进行对比。对比结果表明:考虑驾驶员的反应特性后,优化得到的状态量、需用功率、拉力系数和旋翼后倒角变化更加柔和,着陆时间和距离有所延长,操纵杆量变化更加合理。除此之外,随着驾驶员感知延迟时间增加,最优着陆过程所需时间会增加,且着陆时触地速度也会增大,但操纵量变化趋势基本一致。考虑驾驶员反应特性的倾转旋翼机单发失效轨迹优化可以为驾驶员实施安全着陆提供更加有用的依据。     

考虑作动器速率饱和的人机闭环系统稳定域

针对作动器速率饱和引起的Ⅱ型驾驶员诱发振荡(PIO,Pilot Induced Oscillations)严重威胁先进战机飞行安全的问题,研究了计及作动器速率饱和的人机闭环系统稳定域.建立了考虑作动器速率饱和的人机闭环系统非线性模型,引入增广状态变量以及饱和度函数处理速率饱和环节,应用椭球体不变集估计人机闭环系统的稳定域,得到了稳定域估计的一般算法.通过时域仿真研究了所估计的稳定域的保守性,研究了驾驶员操纵增益以及作动器速率饱和值对稳定域的影响.结果表明:稳定域法物理意义清晰、结果直观,可用于人机闭环系统稳定性的评估.研究结果可为先进战机飞行控制系统的设计提供理论依据.     

基于傅立叶变换和模糊逻辑的APC/PIO探测方法

为了对飞机-驾驶员耦合(APC)或驾驶员诱发振荡(PIO)现象实现在线探测,提出了适于实时计算的滑动窗口傅立叶变换递推算法、相关特征的模糊隶属函数以及基于模糊逻辑的识别模型。各种情况飞行试验数据的计算和分析表明,该方法对探测APC/PIO是有效、可行的。最后提出了进一步研究的若干建议。     

跟踪控制状态飞行员建模研究

在跟踪飞行状态时,飞行员是按被跟踪状态量的速率信息和跟踪误差信息以一定的控制规律进行操纵的。研究了飞行员在跟踪控制状态时操纵模型的建立方法,即如何建立飞行员的控制规律。以光学助降人工着舰时飞行员下滑"m eatball"对中跟踪操纵为例,采用海军惯用的"backside"技术设计了飞行员控制规律的操纵增益参数,并辅以仿真验证。结果表明,跟踪控制状态飞行员建模的简化方法具有普遍意义。     

LPP低污染燃烧室单头部燃烧性能试验

对贫油预混预蒸发(LPP)低污染燃烧室单头部三级旋流器进行燃烧性能试验,研究不同的油气比、进口空气流量和进口空气温度以及值班级喷嘴安装位置对燃烧室出口截面燃烧性能的影响,获得了燃烧室出口截面温度分布、燃烧效率以及污染物排放的规律.试验结果表明:①油气比增加,NOx排放相应增加;头部A燃烧性能稍优于头部B;②同一油气比下进口空气温度越高,其燃烧污染物排放越多;进口空气流量越大,污染物排放越少;③值班级喷嘴安装位置对LPP低污染燃烧室燃烧性能有一定影响.      

多人制机组驾驶员执照训练能力评估及差异化研究

为了直观地反应多人制机组驾驶员执照(Multi-crew Pilot License,MPL)训练中课时能力评估结果,利用Matlab软件编制相应程序实现了单课时能力评估结果曲线图、多课时能力评估结果曲线图、单个能力多课时能力评估结果曲线图、多个能力多课时能力评估结果曲线图地绘制。从曲线图上可以很直观地观察到存在问题的能力要素以及相应的能力;同时通过定义优秀率,从另一个角度解决了同一个能力在不同课时中差异无法比较的问题。利用Matlab软件,通过编制统一的程序可以得到任意学员任意能力的曲线图,对比其他软件而言,省去了许多重复性的工作,在实践中具有较强的应用价值。     

Neal-Smith准则改进分析

驾驶员在环振荡判定准则较多,其中Neal-Smith准则的应用较为普遍.但Neal-Smith准则并不能准确反映PIO趋势,与驾驶员评估结论也存在一定差异.根据Neal-Smith准则进行飞机纵向驾驶员在环振荡分析的基本方法与程序,结合系统频域响应估算工具,分析得出满足系统性能要求的驾驶员相位补偿和增益区域,并基于该区域面积定义了新的PIO判断准则.与现有Neal-Smith准则相比,新的PIO判断准则可反映一类和二类PIO趋势随闭环系统参数的连续变化情况.     

面向空管模拟机培训的智能应答机长研究

针对当前日益增长的空中交通管制员(以下简称“管制员”)培训需求以及传统管制员培训模拟机面临的效率低等问题,设计了 1个面向空管模拟机培训的智能应答机长系统。该系统利用语音识别、指令提取、指令复诵、语音合成等技术,能够实现对管制模拟培训过程中管制员语音的智能识别和理解,并模拟飞行员自动输出复诵指令的功能。通过对真实空管对话语音模式的研究和分析,制定了 1套详细的复诵规则,以适应不同场景下的管制指令复诵模式。此外,集成了特情处理模块以支持管制员特情处理培训。在真实管制培训环境下进行实验验证,结果表明,所提出的智能应答机长系统综合复诵准确率为 88.6%,可以有效提升管制员培训质量和效率,显著降低了人力成本。并且,该系统可以作为子系统集成到现有的管制员培训模拟机系统中,具有较强的便捷性和兼容性。