高效能源系统管理与控制技术

能源系统是飞行器的关键技术之一,能源系统性能的优劣对飞行器能否正常飞行及实现预定任务有重要影响。本文针对大功率飞行器对分布式循环能源系统的管理需求,开展高效能源系统管理与控制技术研究,提出一种集逐级调压控制、限流充电控制、恒流输出控制以及最大功率点跟踪(MPPT)控制为一体的层级梯次控制策略,实现分布式系统的全局优化控制和飞行器能源的功率优化调度。研制的能源管理系统(PCU)配备1条234～328 V高压母线,额定功率15 kW,电路效率大于97%,功率密度大于750 W/kg。PCU依托分布式架构,采用层级梯次控制策略,验证了高效能源系统管理与控制技术的正确性和有效性。     

舱段结构热振耦合环境下仿真分析

针对武器装备对环境适应性要求不断提高的现状,以某舱段结构为研究对象,基于高加速应力筛选试验(HASS)条件,研究了结构在温变-振动耦合环境下的失效机理。首先,结合HASS试验剖面,确定了载荷条件,建立有限元模型;其次,采用ANSYS Workbench软件分析得到结构温度场分布及应力响应,确定了结构危险位置,并对其疲劳寿命进行计算分析,为舱段结构的失效分析及HASS试验剖面的合理制定提供依据和指导。     

发动机用特种油滤网冲压过程质量控制

W型特种油滤网具有弹性好,抗冲击能力强等优点,在发动机管路系统广泛应用,然而,W型油滤网为薄壁、复杂横截面结构,冲压成形过程极易出现拉裂、起皱缺陷以及尺寸超差等问题,导致零件合格率低,批量报废。为解决W型油滤网冲压过程成形质量问题,基于ABAQUS有限元仿真平台,建立了W型油滤网冲压过程三维有限元模型,获得了优化工艺参数和模具结构尺寸。针对试验和试生产出现的质量问题,开展质量问题统计,获得质量控制措施,试验结果表明,采取的质量控制措施有效解决了油滤网冲压过程的缺陷问题,产品合格率提升至99%以上。优化后的加工工艺稳定,满足批量生产交付要求,说明采取的质量控制措施是合理的。该研究方法应用于"C型"特种油滤网生产,产品合格率达99%以上,研究方法具有普适性。     

微小型热层大气风场仪能量分析器设计优化

为满足低轨航天器高精度大气阻力分析及热层-电离层耦合机理研究需求,需要开展基于皮纳卫星的热层大气全球组网探测。文章对一种基于平行平板式静电场能量分析器的热层大气风场仪原理进行分析,指出其可获得热层大气沿着和垂直于卫星轨迹的风速,并利用COMSOL多物理场仿真软件对能量分析器进行优化设计,使得离子的能量分辨率和最大通过率分别较优化前提高1倍和1.5倍。     

火星大气来流模拟装置CFD仿真与试验

根据我国火星着陆巡视器工作过程,其着陆发动机需要在相对火星大气高速迎风运动中可靠点火。由于巡视器着陆时发动机喷管出口气流与火星稀薄气流方向相反,目前无法通过理论计算准确获得着陆过程的动态流场对发动机起动过程的影响量值。为验证火星着陆环境下发动机点火的适应性,需要建立发动机的火星大气来流试验环境模拟条件。为模拟发动机在火星大气条件下的相对运动,在真空舱内发动机保持固定,前端设置环形来流形成装置,该装置在发动机喷管周围形成一定速度的逆向来流包络。采用数值模拟技术结合试验验证方法,在火星着陆器巡视器主发动机性能考核试验中,针对来流的形成装置开展了设计研究工作。来流模拟试验测试数据表明:在确保贮箱供应压力稳定的条件下,来流模拟系统能够形成100~200 m/s速度的稳定来流,发动机在来流下能稳定启动工作,真空舱压力满足试验要求。     

基于系统聚类k次平均算法的航班燃油告警研究

为确保航空公司航班安全正常运行,准确快速提示燃油告警,为航空公司运控人员处置航班提供可靠依据,减少航班运行低油量事件的发生,本文根据公司航班运行的实际燃油数据,采用系统聚类k次平均算法的方法,结合公司运行实际,识别出实际运行中燃油偏差大于额外燃油量以及预计着陆油量小于60min的航班,产生燃油告警,为运控人员及时干预航班,给出航班处置方案。结果表明,及时的航班燃油告警可以大幅降低航班低燃油量事件量和航班备降率。     

点融合系统在飞行训练中的应用初探

随着我国中低空域逐渐开放,空域布局愈加复杂,各类通航运行矛盾冲突明显。通航产业中架次与时间占比最大的训练飞行,因其运行繁杂,亟需提升空域容量,降低工作负荷,更新教学课程,适应市场需求。本文研究点融合系统,比对训练飞行困境,分析实施基础,对点融合技术在飞行训练中的运用进行初探,认为该技术的应用能优化空域结构,厘清飞行航迹,提升空域容量,缓解学生积压,减少燃油消耗,且已初步具备基础条件。后期还需从机载设备加装、程序设计优化、人员能力提升、运行监管体系搭建等方面加强建设,以满足点融合系统运行所需。     

基于机场运行的跑滑系统不停航施工方案优化研究

为了研究机场跑滑扩建对机场安全运行影响最小的不停航施工方案,本文分析不停航施工对跑滑系统运行的影响因素,对单边施工不停航施工方案进行仿真计算;研究施工时航空器增加跑滑距离、地面延误时间、滑行道影响效率等关键参数对机场跑滑系统运行的量化影响,依据运行参数对施工方案进行优化,提出双边施工的不停航施工方案。研究结果表明:单边施工与双边施工在施工时,航空器绕行增加跑滑距离、地面延误时间比、滑行道影响效率没有显著差异的情况下,双边施工比单边施工的总工期缩短41%。该研究成果为机场跑滑系统扩建不停航施工方案的研究提供重要参考。