考虑力/热/结构多场耦合效应的飞行弹道预测

高超声速飞行器气动力/热/结构多场耦合的一个典型效应是热弹性变形,从而引起气动力变化及配平变化,并进一步改变飞行弹道与控制方案。将FL-CAPTER高超声速多场耦合分析软件拓展至飞行力学领域,建立了考虑气动力/热/结构多场耦合效应影响的弹道模拟新方法,并针对给定舵偏角下自主配平控制的助推-压缩楔组合体外形,开展不同耦合时间尺度下的飞行弹道特性研究,初步探讨分析了多场耦合效应对飞行弹道的影响。研究结果表明：对于助推-压缩楔组合体外形,考虑多场耦合效应后,变形将带来配平迎角增大,飞行器升力、阻力同时增大,升阻比降低,弹道飞行高度增加,飞行马赫数降低,航程变短等一系列影响;同时,气动/弹道耦合计算时间步长的选取对弹道仿真结果存在较大影响,当步长选取过大时,会带来非物理振荡,导致计算结果失真;所提出的基于变形量回溯插值技术的双时间步修正方法能够有效提高弹道仿真精度,削弱因时间步长选取过大造成的非物理振荡。相关研究对认识多场耦合效应与飞行弹道的耦合机理及弹道设计等可提供重要参考。     

飞机配载方法的数学分析

飞机配载常用的方法是平衡图表法,亦即每一种机型需要专门的平衡图表。利用旅客、行李、邮件和货物等参数,用数学方法来分析飞机的平衡,从而帮助配载人员从本质上去理解平衡图表,实现对旅客、行李、邮件和货物的合理配载。     

RBF整体网格变形技术与多体轨迹仿真

在多体分离的CFD动态轨迹仿真中,计算网格需要准确刻画固壁边界之间幅度很大的相对运动。理想的状况是采用整体网格,在不增删网格节点和不改变原网格拓扑结构的条件下,通过网格变形来刻画多体边界间的相对运动。为此,以先前发展的径向基函数(RBF)网格变形技术为基础,通过引入一种改进的拉普拉斯光顺算法,大幅改善了单独RBF网格变形技术在处理大幅度边界位移时的网格质量下降和网格拓扑破坏问题,成功实现了多体分离中的超大幅度网格变形。在改进的拉普拉斯算法中,针对四面体、三棱柱、六面体、金字塔四种网格单元类型提出了一套统一的网格质量评估标准,并将其用于非结构混合网格下的拉普拉斯光顺。通过耦合求解非定常Navier-Stokes方程和刚体六自由度运动方程,利用典型跨声速下机翼与外挂物分离问题对以上网格变形和光顺技术进行验证,将计算获得的外挂物投放过程的空间位置、姿态角和气动力与风洞实验结果进行了对比分析,结果显示:在不采用网格嵌套和局部重生的前提下,与改进的拉普拉斯光顺相结合的RBF网格变形技术可以有效地解决多体分离过程中的网格大幅度变形问题,且网格质量能够满足精确刻画外挂物投放飞行轨迹的要求。     

基于鲁棒伺服 LQR的无人机横航向自动着陆控制律设计

针对无人机自动着陆过程中外部不确定性强,影响控制精度和飞行安全的问题,提出一种基于鲁棒伺服线性二次型(Linear Quadratic Regulator,LQR)的横航向自动着陆控制律设计方法。基于鲁棒伺服LQR设计滚转姿态保持内回路,设计航向保持/预选模态和航向信标(Localizer,LOC)截获与跟踪模态,实现横航向轨迹的稳定与精确跟踪。数字仿真结果表明,该方法具有较好的控制效果。     

连续下降运行中的飞行冲突预测与解脱算法

针对连续下降运行（Continuous descent operation,CDO）中的航空器冲突预测与解脱策略问题,构建了四维航迹（Four-dimensional trajectory,4DT）预测模型,实现飞行冲突的准确预测;以燃油消耗量、冲突时长为优化目标,以航空器在连续下降运行时的飞机速度、下降轨迹角（Descent path angle,DPA）为优化变量,基于多目标遗传算法NSGA-Ⅱ实现飞行冲突解脱。最后以某终端区内多机CDO飞行为例进行冲突预测和解脱,分析了优化目标权重系数对空域内平均耗油量和优化变量影响。结果表明,给出的解脱算法可以实现终端空域内的多机无冲突连续下降运行。与优化前相比,20架飞机的平均耗油节约了11 kg/架,空域内飞机之间的飞行冲突累积时间从984 s减少到0,即消除了飞行冲突。研究结果有助于实现空域内多机无冲突连续下降运行,提高CDO在繁忙机场的实施率和运行效果。     

多指灵巧手考虑渐近稳定性的最优抓持规划

基于抓持刚度和关节刚度、抓持阻尼和关节阻尼的概念,采用拉格朗日方程推导了多指抓持系统的小位移干扰方程并对其进行了模态分析,按照最佳稳定性为目标对多指灵巧手抓持进行了最优化设计以得到最佳的抓持姿态。以 BH-2类人手抓持一圆柱体作为算例显示方法的实用性和有效性     

周边桁架可展天线展开过程动力学分析及控制

 基于多刚体系统动力学的Lagrange方法,采用独立的Lagrange广义坐标,考虑耗散力、铰链处扭簧的驱动力及索网预张力对展开过程的影响,建立了周边桁架可展天线展开过程的动力学模型,给出了基于力控制的展开过程控制策略,得出了展开过程驱动力的变化与天线位形变化之间的关系,根据所规划好的天线展开运动得出相应的驱动力。编制了仿真程序进行算例分析,研究了初速度、阻尼及重力对天线展开过程的影响,实现了考虑驱动扭簧的刚度、关节中的阻尼、重力及索网预张力影响的周边桁架可展天线展开过程的动力学分析与控制。实验仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于改进遗传算法的选择性拆卸序列规划

选择性拆卸序列规划(SDSP)是民用飞机维修规划的一个重要内容,也是在设计阶段对民用飞机产品维修性的评估。为了能以较高的效率求解出产品拆卸序列的方案,首先根据拆卸特点构建了产品拆卸混合图模型。该模型描述了零部件之间的连接关系和优先关系,然后通过对目标零件的分析产生选择性拆卸零件集合。在此基础上建立目标函数并利用基于二叉树的遗传算法的计算速度和灵活性等特点对目标零件拆卸序列进行优化。最后,通过一个实例,验证了文中方法的可行性及优化算法的有效性。     

基于ACARS的飞机航迹实时安全监控技术

首先简述TACARS系统的定义和特点,然后通过试验找到一种合适的航迹数据预测方法,接着用该方法预测航迹数据,最后提出一种符合实时安全监控要求的航迹数据预测算法.试验结果表明基于三次样条的航迹预测方法具有很高的精度和较强的工程实用价值.     

在线仿真系统在生产计划与调度中的应用

研究了在线仿真系统的系统数据模型设计、软件应用框架设计及系统的集成方式等关键技术.用面向对象的方法建立了仿真系统,通过与生产系统进行在线数据交互解决了系统初始化问题,探讨了如何应用在线仿真系统对车间生产计划进行验证、对实时生产计划的健壮性进行评估以及再调度的方法.仿真实验证明这种方式可以为企业进行长期及中短期生产计划决策提供可靠的依据.