鸟体力学模型仿真研究

为使鸟撞飞机结构数值计算中鸟体模型更贴近实际,基于非线性动力学有限元分析程序的Lagrange算法、Euler算法和SPH算法,以及弹塑性和流体动力学本构模型,建立了三种鸟体有限元模型,并进行了由低速到高速的鸟撞平板仿真研究.结果表明:鸟撞击速度低于100m/s时,采用模型一方法仿真鸟体较合理;鸟撞击速度高于100m/s时,鸟体的仿真宜采用模型三方法;综合计算精度和计算成本两个方面,当鸟撞击速度高于145m/s时,模型一方法也是可接受的方法.鸟撞平板仿真验证了分析结果的正确性,为鸟撞仿真中鸟体的建模提供了参考依据.     

基于SPH算法的飞行器鸟撞数值仿真分析

应用LS-DYNA动力学仿真软件,采用SPH算法进行鸟撞平板数值仿真分析.通过与实际试验结果对比分析,仿真计算结果与试验结果吻合较好,同时得到了鸟弹撞击速度与损伤(最大应力)之间的的经验公式.鸟撞平板仿真验证了仿真方法、模型及结构属性模拟的合理性,仿真计算结论为飞行器结构抗鸟撞设计提供有价值的数据.     

鸟体动力学本构模型参数反演的并行优化技术

研究鸟体本构模型的动力学过程,是飞行器抗鸟撞,保证飞行安全的重要问题。由于鸟体模型参数难确定,为得到准确而合理的鸟体参数,在已知鸟体本构模型的前提下,采用并行优化技术对本构参数进行反演。将鸟撞平板的试验结果与数值仿真结果的相对误差平方和最小作为目标函数,将待反演的鸟体参数作为设计变量,在同一撞击速度范围内,将鸟撞不同靶板分为不同工况构造并行优化反演模型。把反演得到的鸟体参数代回到鸟撞平板仿真模型中检验,经与试验结果对比,效果较好,表明采用的并行优化技术是有效的、可靠的。并行优化反演技术的实现为更准确的获取鸟体参数提供了新的思路和方法,也为提高飞行器抗鸟撞设计研究提供有益参考。     

基于神经网络的鸟撞预测模型应用研究

通过对某机场地理环境、生境、鸟类及鸟类活动、鸟情信息进行综合分析,在收集、规范、完善鸟情数据集的基础上,文中给出了鸟情数据预处理方法,提出了一种基于神经网络的鸟撞预测模型,确定了鸟撞预测模型输入、输出参数,并分别采用BP神经网络和径向基网络(RBF)两种方式建立预测模型.运用Matlab对两个预测模型性能进行仿真实验,仿真实验结果表明BP神经网络比RBF神经网络预测具有更高精度、更小误差.最后,通过机场实际观察数据对训练好的鸟撞模型做仿真预测,结果进一步验证了BP神经网络鸟撞预测模型具有很好的预测效果     

机翼复合材料张力蒙皮结构抗鸟撞分析

针对飞行器采用机翼前缘复合材料结构抗鸟撞的设计要求,提出一种新的设计构型,即张力蒙皮结构。使用显式碰撞动力分析软件PAMCRASH,建立了四种复合材料张力层乎板模型,并采用流固耦合方法对其进行鸟撞仿真分析和比较,从而确定张力层有限元模型形式;依据上述情况对复合材料张力蒙皮构成的机翼前缘结构抗鸟撞性能进行仿真分析。计算结果得到了张力层展开的位移、撞击最大接触力、鸟体动能下降百分比等几方面数据。结果表明：在同等条件下复合材料张力蒙皮结构与普通机翼蒙皮相比,能更好地防止鸟体穿透机翼蒙皮,证明可用于机翼结构的抗鸟撞设计中。     

基于游戏引擎的机场鸟击风险三维可视化方法

鸟击事件是威胁航空安全以及导致航空事故发生的最主要原因之一.鸟类生态调查研究和鸟击风险防控是机场必要的日常业务.为了使机场鸟击防范工作更有针对性，对存在于三维空间中抽象的鸟击风险评估结果进行可视化具有重要应用价值.本文提出一种基于游戏引擎的鸟击风险三维可视化方法，并以厦门翔安国际机场为例，开发了一套鸟击风险可视化系统来实现该方法.构建了机场周边10×40平方公里上空的三维地理场景及鸟击风险三维标量场，叠加机场净空区三维模型，根据鸟情观测数据，模拟鸟类飞行路径，最后通过摄像头漫游与飞机飞行模拟的方式实现了风险场场景的沉浸式动态展示.该系统可为机场飞行安全管控提供辅助决策支持.     

基于查表的快速圆弧裁剪算法

在智能CAD、图形识别与理解等复杂图形应用系统中,由于图元数量多、图元间关系复杂,且系统实时交互响应要求较高,现有圆弧裁剪算法较难满足要求.为此提出一种从2个角度大幅提高圆弧裁剪效率的快速圆弧裁剪算法.首先按圆弧与矩形裁剪窗口的位置关系,通过所在圆、圆弧、分割后的各象限圆弧段与裁剪窗口最多进行三层次适应性相关测试,以较少的操作尽可能多地排除与裁剪窗口不相交的圆弧;其次对剩余的、需通过求交操作完成裁剪的圆弧给出基于查表法的圆弧-直线交点获取方法,避免了复杂的开方操作,可快速获取裁剪结果.在图形识别及智能CAD等应用中的实验结果表明,采用文中算法可较大地提高效率.     

海船撞击跨海大桥的有限元模拟与海上建筑物的防御

为预测某海湾大桥受船舶撞击后的响应,建立该大桥和万吨级海船的有限元模型,利用ANSYS和LS-DYNA模拟海船在8 m/s的正常航速下,船首以90°正向撞击主桥墩承台部位的过程. 通过分析各构件的损伤变形情况,给出桥体应力分布,输出碰撞构件的位移曲线和撞力曲线. 结合实验结果提出对大桥桥墩承台结构优化及海上建筑物防护的建议. 该方法可为桥梁的抗撞击优化设计提供参考.     

FDS中非矩形边界隧道的自动建模

FDS(Fire Dynamics Simulator)作为一种高效的火灾模拟软件,在对非长方体隧道进行火灾模拟时有很大局限性。文章提出了一种用矩形方块来拟合圆弧墙或斜线墙的算法;通过编制可视化软件来自动生成FDS输入数据,解决了在FDS中对非矩形边界隧道的建模问题;最后给出了一个在FDS中对非矩形边界隧道火灾的数值模拟实例,验证了算法的可行性。     

非均匀区域油藏模拟负载平衡的分区并行算法*

基于分布式并行计算机系统,对一类非均匀区域的油藏数值模拟问题,采用了区域分解方法并行求解,给出了并行求解的负载平衡模型及区域负载平衡的一种有效分区算法,从而将这类油藏数值模拟问题均衡映射到并行环境中,高效地并行求解.在黑油油藏数值模拟并行软件的研究中,实验结果表明,该算法有利于提高加速比.     

Measuring optical distortion in aircraft transparencies: a fully automated system for quantitative evaluation

We describe a complete system for quantitatively measuring the optical distortion in aircraft windshields and automatically classifying that distortion as acceptable or not. The system comprises two parts: The first uses digital imaging of a known grid pattern through the windshield of interest to create a distortion map of that windshield; the second uses the distortion maps created for 100 windshields (some acceptable and some not) and automatically learns a decision-tree-based classifier. We show results that highlight the robustness of this system, including a demonstration that the distortion map for a windshield is consistently measured over 3 years, and cross-validation study shows that we can effectively classify windshields based on the distortion maps.     

基于航空交流故障电弧标准的电弧仿真研究

随着飞机多电全电技术的迅猛发展,电力系统在飞机中的重要程度不断提升,而电弧故障是航空电力系统多发的一类电气故障,会引起飞机火灾,轻则烧毁线路,重则引起飞机坠毁。因此,航空交流故障电弧的研究对保障飞机电力系统的安全十分重要。针对传统航空交流故障电弧模型种类单一、难以准确模拟真实故障电弧的特点,基于航空交流故障电弧试验标准下点接触电极、点接触截断和松动接线柱试验中得到的故障电弧电压、电流特性进行分析后,提出模型改进方法,形成航空交流电弧仿真优化策略,从而涵盖所提航空交流电弧试验标准下的故障电弧特性。通过MATLAB/Simulink完成了电弧模型的搭建,对电弧数据及模型仿真结果进行特征量提取及比较,验证了航空交流故障电弧模型仿真策略和方法的有效性。     

基于频谱畸变的航空交流电弧检测方法研究

航空交流电弧故障是飞机电气防护领域的检测难点。由于其隐蔽性,产生故障后难以被发现并会引起更加严重的危害。通过建立完善的电弧试验平台,采集大量电弧数据,能够获取可靠的串并联交流电弧故障特征。依照标准定义对试验数据进行区分获取有效电弧数据。通过对比分析正常数据和电弧数据的频谱特征,其频谱奇次谐波处的幅值在产生电弧后会有明显增大。利用这一频谱畸变,通过三周期算法能够对交流电弧进行准确识别,并通过原理样机验证了检测方法的识别效果。     

客车挡风玻璃除霜性能试验与数值模拟

保持前车窗良好的视野是客车安全驾驶所必须的,提高挡风玻璃的除霜性能是实现这一目标的前提.通过计算流体力学仿真手段对客车的除霜系统进行了细致的数值仿真,得到车内以及挡风玻璃附近气流的速度、温度等参数的分布.试验是在一真实尺寸客车上进行的.计算同试验结果对比表明,挡风玻璃表面的最大温度偏差不超过4℃,分布规律相似.计算流体...     

飞机电磁兼容预测分析系统设计

现代飞机电子设备类型、数量和工作方式众多,频率覆盖范围宽、发射功率大、灵敏度高,飞机电磁兼容性问题是飞机设计与试验工作的重点之一.提出了一种飞机电磁兼容预测与分析系统的设计方案,通过获取的飞机各设备设计数据和积累的经验数据,运用预测分析算法和电磁计算工具,预测飞机潜在的干扰问题,起到事半功倍的效果.     

面向PHM的民机飞行数据分析及应用研究进展

针对现代飞机装备在可靠性、安全性、维修保障性和成本等方面存在的问题,探究了飞行数据在民机故障预测与健康管理领域的最新技术发展及应用。介绍了民机飞行数据采集和译码原理,针对民机智能运维应用场景,结合机器学习和数字孪生等技术,重点介绍了围绕机载系统健康监测与预测维修、发动机状态监控与寿命管理等应用场景的数据分析与建模方法,并结合实际工程问题给出了数据分析应用案例。开发的具有自主知识产权的民机飞行数据译码和智能化分析工具,可面向不同用户需求、不同机型开展客户化开发与部署,实现了民机的飞行安全监控和故障预警,可为民航运输安全、运营、保障等需求提供数字化、智慧化的关键理论与技术支撑。     

Animation of water droplets moving down a surface

Rendering a scene containing water is among the most challenging aspects in the field of computer graphics. Researchers have developed a wide variety of algorithms for rendering water, but there still remain unaddressed problems due to water's multiformity and complex patterns of motion. This paper proposes a method for generating realistic animation of water droplets on transparent surfaces such as the windshield of a vehicle. One of the method's applications can be considered the animation of water droplets on a windshield, a process vital for drive simulators. The proposed method employs a particle system in a discrete environment to calculate the movement of water droplets on a surface, and environment mapping for indicating the property of transparency to quickly render scenes through transparent objects. Using the method, windshield wipers moving on a windshield and other obstacles moving against water droplets can also be taken into account. Fully computer‐generated animations and video compositions of water droplets on a windshield demonstrate the usefulness of the proposed method. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

利用径向基函数重建飞机表面的Cp值曲面

利用风洞实验获得的复杂飞机表面上部分散乱点的Ｃｐ值,重建出整张曲面上的Ｃｐ值是气动力学分析中的一个难题。该文提出一种新的重建Ｃｐ值曲面方法,先将形状复杂的飞机表面转化为与其拓扑等价的规则曲面,再利用径向基函数对这些散乱点的值进行光滑插值加密计算重建出全局值。通过大量标准函数测试以及实际应用证明,该方法简单、准确、有效。     

Greener aviation with virtual sensors: a case study

The environmental impact of aviation is enormous given the fact that in the US alone there are nearly 6 million flights per year of commercial aircraft. This situation has driven numerous policy and procedural measures to help develop environmentally friendly technologies which are safe and affordable and reduce the environmental impact of aviation. However, many of these technologies require significant initial investment in newer aircraft fleets and modifications to existing regulations which are both long and costly enterprises. We propose to use an anomaly detection method based on Virtual Sensors to help detect overconsumption of fuel in aircraft which relies only on the data recorded during flight of most existing commercial aircraft, thus significantly reducing the cost and complexity of implementing this method. The Virtual Sensors developed here are ensemble-learning regression models for detecting the overconsumption of fuel based on instantaneous measurements of the aircraft state. This approach requires no additional information about standard operating procedures or other encoded domain knowledge. We present experimental results on three data sets and compare five different Virtual Sensors algorithms. The first two data sets are publicly available and consist of a simulated data set from a flight simulator and a real-world turbine disk. We show the ability to detect anomalies with high accuracy on these data sets. These sets contain seeded faults, meaning that they have been deliberately injected into the system. The second data set is from real-world fleet of 84 jet aircraft where we show the ability to detect fuel overconsumption which can have a significant environmental and economic impact. To the best of our knowledge, this is the first study of its kind in the aviation domain.     

粗糙集在QAR数据中的应用研究

通过研究飞机快速存取记录器（Quick Access Recorders,QAR）数据和粗糙集理论的特点,结合信息决策表的相关知识,对QAR数据中的异常数据进行检测挖掘,以辅助飞机故障检测及排除。主要工作是：应用粗糙集理论特点对QAR数据进行离散化,并建立离散化后数据的决策表,然后对决策表进行属性约简和规则提取。根据QAR数据的特殊性,给出了数据离散化和决策表属性约简的改进算法。最后通过对比项目实验及专家给出的数据证明了其可行性和有效性,提高了飞机排故效率,具有很重要的现实意义。