舰载机自动着舰可视化仿真

根据舰载机自动着舰系统的原理建立了航母的甲板运动、舰尾流、甲板运动补偿和舰载机着舰的引导控制模型;使用3D Max软件绘制了飞机、航母的三维模型;利用Visual C++和OpenGL软件进行编程,完成了舰载机自动着舰仿真软件的设计,并实现了舰裁机自动着舰的可视化仿真.     

舰载机着舰侧向回路的滚动时域控制

舰载机着舰问题是一个十分复杂的难题.由于航母的斜角甲板只有几十米宽,故而舰载机要降落在航母上需要十分精确的控制.在横测向控制中,最重要的是控制偏心距.为保持期望的着舰姿态,建立了舰载机横侧向着舰的非线性动力学模型,通过设定期望的着舰位置与姿态,将舰载机横侧向动力学模型的状态转化为误差状态,在攻角为11.7°,空速为70m/s的平衡点设计控制器,采用滚动时域预测控制来解决舰载机着舰的横侧向控制问题,用VC++构建三维仿真平台,在MATLAB上建立控制器模型,运用网络通信发送到三维仿真平台上,控制舰载机实现自动着舰.仿真结果表明滚动时域优化算法可以很好的实现舰载机着舰侧回路非线性系统的航迹跟踪与姿态跟踪.     

舰载机着舰阶段飞行员视场研究

在国外某航空母舰的主要技术资料及国内舰载飞机机舰适配性研究成果的基础上,对舰载机着舰环境如航空母舰外形、飞行甲板标志、目视灯光助降系统以及舰载机进场着舰过程进行了简要概述。分析探讨了影响舰载机着舰的主要因素,特别是飞行员的视场在不同FOV条件下对完成进场任务的安全性和适合性的影响     

基于预报-跟踪的直升机自动着舰控制律设计与仿真

由海浪引起的舰船运动严重威胁和影响舰载直升机的着舰安全与着舰精度,针对此问题,提出一种基于预报-跟踪的直升机自动着舰控制律设计方法;首先建立舰船运动模型;然后采用AR自回归模型对舰船运动进行实时预报;再根据频域校正原理设计超前补偿网络,将预报信息补偿至自动着舰系统,进一步减小跟踪延迟;仿真结果表明,该方法能够有效地抑制超调并消除延迟,实现舰载机对甲板运动的精确跟踪,提高了舰载机着舰的准确性和安全性。     

甲板障碍对舰载机着陆性能影响仿真研究

由于航母在行进中受到海浪起伏影响,舰载机着舰时往往具有较大的相对下沉速度,着陆过程中起落架受到巨大的冲击载荷,严重的情况可能导致飞机失事;为研究着舰过程中飞机起落架动力学特性,基于ADAMS/Aircraft模块,建立某型号舰载机仿真模型,使用三角网格法构建三种典型甲板路面.利用模型进行了舰载机着陆试验仿真,特别研究了舰载机在着陆过程中通过甲板障碍时,飞机起落架载荷的变化情况;研究显示,在机轮触地0.2秒内,起落架载荷达到峰值326722N.而着舰过程中机轮通过甲板障碍时约引起16%的起落架载荷增幅.该增幅的存在将对起落架缓冲性能提出更高的要求,在起落架设计与实验中应充分考虑该因素的影响.     

舰载机进场动力补偿系统设计与仿真

研究舰载机自动着舰系统(ACLS)的性能优化问题,为了实现舰载机的进场着舰引导和轨迹精确控制,采用进场动力补偿系统(APCS)按特定的进场动力补偿控制律对发动机油门进行自动控制.文中基于国内外研究,建立了Matlab环境下的舰载机进场动力补偿模型,对基于迎角恒定,引入迎角、法向加速度和舵面反馈信号的动力补偿系统的参数进行优化,仿真结果表明,改进方法加速了飞机的姿态响应,改善了低动压着舰状态下飞机的飞行特性,提高了着舰安全性和稳定性,在工程上具有一定的可行性.     

飞翼布局舰载无人机自主着舰技术研究

舰载无人机自主着舰是舰载机飞行过程中技术复杂、风险最大的环节之一。舰尾流等着舰环境以及甲板的运动是导致着舰产生严重偏差的主要原因。为了掌握环境对着舰过程的影响,需对舰尾流、甲板运动进行建模仿真,尽量真实地反映出理想着舰点的运动情况。在此基础上根据飞翼布局无人机的动力学特性和着舰的技术要求针对飞机纵向着舰设计出理想的下滑轨迹和纵向通道采用高度跟踪控制,横侧向通道采用侧向偏离控制,发动机通道采用基于迎角恒定的动力补偿控制的控制策略。最后结合舰载无人机动力学模型在舰尾流以及甲板运动仿真中实现垂直高度偏差在理想值正负0.78m内、水平位置误差在理想值正负6.1m内的精确着舰,并对方法进行评估验证。     

舰载飞机拦阻网着舰冲击特性仿真研究

针对舰载飞机拦阻网制动情况下,飞机结构损伤及拦阻网系统性能评估问题,采用基于碰撞损伤的非线性动力学有限元方法建立了包含舰载飞机弹性模型、柔性拦阻网带系统动力学模型和MK7-3阻尼器设备的一套完整的舰载飞机拦阻网着舰动力学模型.模拟了舰载飞机在特殊情况下,凭借拦阻网进行应急制动的动态工作过程,获得了舰载拦阻网设备在工作过程的拦阻力变化规律,完成了舰载拦阻网设备拦停性能验证以及舰载飞机机体结构破损安全性评估.通过数据对比分析表明,论文中仿真方法可有效用于评估舰载飞机拦阻网系统性能指标及预测飞机机体强度裕度.     

基于扩张鸽群优化的舰载无人机横侧向着舰自主控制

舰载无人机着舰会受到舰尾流、航母甲板运动的干扰.为加快无人机在着舰时横侧向响应以及提高舰载机着舰对干扰的鲁棒性,本文提出了一种基于扩张鸽群优化算法的显式模型预测控制方法,并将其应用于舰载机姿态控制器设计,用于解决所设计控制器的参数优化问题.与基本鸽群优化算法、粒子群算法的仿真对比实验表明,相比传统智能优化算法,本文所提...     

舰载机复飞决策方法仿真研究

在舰载机着舰复飞过程安全性问题的研究中,由于舰载机是在复杂的环境下着舰,会偏离理想下滑轨迹.为保证着舰的安全性,提出了一种安全飞行区域和安全复飞区域相对位置关系的复飞决策方法以提高复飞安全性.建立驾驶员-舰载机系统模型,在定义安全飞行准则的基础上,依据尾钩落点分布和舰尾净高指标,采用仿真手段确定纵向回路安全飞行区域;分析不同距舰距离复飞风险特异性,定义甲板净高和海面净高的概念,制定多因素综合安全复飞区域.明确上述两区域相对位置关系,建立着舰指挥官复飞辅助决策系统.仿真结果表明,提出的复飞决策方法切实可行,设计的复飞决策系统实用可靠,为舰载机着舰安全性的提高奠定了理论基础.     

舰载机前起落架突伸的动力学响应分析

为研究舰载机前轮拖拽弹射起飞技术,基于多体系统动力学理论,建立模拟舰载机前起落架突伸的4自由度多体动力学模型,推导出系统的动力学微分方程.利用该模型,用数值方法仿真舰载机前起落架的突伸运动,得出突伸过程中舰载机的重心位置、俯仰角和前起落架空气弹簧力等参数的动态响应特性.仿真结果可为舰载机及其起落架设计提供参考.     

舰载机纵向容错着舰系统设计

通常发生的舰载机着舰事故中,大多数是由于舰载机纵向航迹控制不好导致的,而造成航迹控制性能下降的最主要因素是航母运动、舰尾流扰动和执行器故障.针对这些特殊情况,提出了一种容错控制方法,应用在纵向着舰系统中.首先采用基于非线性动态逆的滑模控制方法抑制舰尾流扰动影响,然后在此基础上,加入径向基神经网络,利用其对非线性项的万能逼近特性,来补偿执行器故障情况下造成的系统故障,进一步保证了舰载机对理想下滑道的精确跟踪,最后,加入不同类型的执行器故障对此方法进行测试.仿真结果表明,所设计的纵向容错着舰系统不仅具有较强的鲁棒性和容错能力,而且提高了舰载机着舰航迹控制精度.     

基于L1自适应着舰纵向控制与特性分析

考虑到舰载机着舰在最后阶段受到舰尾气流的不利影响。因此,为了提高舰载机着舰控制系统的鲁棒性,提出一种基于L1自适应控制的纵向着舰控制律设计方法。首先,对舰尾流进行分类并将其转化为控制系统的干扰模型,通过分析舰尾气流特性来构建与之相对应的L1自适应控制律结构;然后,基于L1自适应控制方法设计纵向自动着舰控制律,其中包括设计状态观测器、L1自适应控制律、低通滤波器和自适应律,并且对设计好的系统进行了稳定性分析;最后,讨论不同尺度风速的舰尾流对自动着舰系统的影响规律,并且采用“单因素方差分析法”对不同舰尾流环境下的着舰点进行分析。仿真结果表明不同风速下的舰尾流对着舰精度存在一定影响规律,并且所设计基于L1自适应纵向着舰控制律具有较强的自适应性和抗干扰能力。     

舰载机着舰侧回路时变风险权值矩阵线性变参数预测控制

针对舰载机钩索阻拦阶段,提出阻拦风险函数的概念和计算方法,通过离线计算获得时变状态权值矩阵和时变控制输入权值矩阵.采用时变状态权值矩阵可以实时调整各状态之间的变化关系,而时变的控制输入权值矩阵能够调整副翼和方向舵的输入峰值,避免出现输入饱和情况,提高横侧向自动着舰的效率和安全性.建立了时变的系统输出约束函数,增加了舰载机进舰阶段控制器的可解性.建立了基于状态偏差的舰载机横侧向着舰模型,针对舰载机上很多状态不能直接测量的特点,采用离线设计状态观测器的方法来估计舰载机的真实状态值,利用线性矩阵不等式求解系统最优解,通过舰载机自动着舰三维仿真模拟平台验证了算法的可行性.     

舰载机起落架缓冲性能设计优化

为提高舰载机起落架的缓冲性能,采用多体系统仿真和多目标参数优化协同仿真分析相结合的方法,以iSIGHT为设计和仿真平台,在优化参数的同时调用多体系统仿真软件进行仿真分析.对前起落架缓冲系统进行受力分析,用MSC Adams/Aircraft建立某型舰载机起落架落震功能虚拟样机,实现可循环迭代求解落震质量的优化;考虑舰载...     

飞机防滑刹车系统动力学建模及仿真研究

完整的刹车动力学建模和仿真对飞机防滑刹车系统设计和性能研究有着重要意义.根据理论力学原理,在综合考虑飞机机体、起落架、轮胎特性的基础上,推导了适于飞机刹车的三维动力学模型,建立以机体、起落架、轮胎为主要实验对象的相对滑移率控制的防滑刹车系统仿真模型.仿真结果反映出风阻、侧风干扰、非对称着陆等环境因素及起落架和轮胎特性对飞机刹车系统性能的影响,所建模型较真实的符合实际物理过程.     

基于卡尔曼滤波理论的甲板运动预估技术研究

航母在航行过程中，海浪运动将会导致舰体产生俯仰、横滚、偏航、上下起伏等运动，这将严重威胁舰载机的着舰安全。为了确保飞机在航母上成功降落，必须在着舰前使飞机运动轨迹与甲板运动同步，因此，本文研究了甲板运动预估技术，运用卡尔曼最优波波理论开发了甲板运动预估器，并提出首先对引入着舰导引系统的甲板运动信息进行预估，然后再进行超前补偿的策略。经仿真验证，甲板运动预估与补偿的结合，可以明显减小舰载机着舰误差，提高着舰精度。     

舰载机飞行仿真可视化研究

航空母舰的研究主要分布在舰载机的起降方式及飞行甲板的布置上,仅仅通过理论分析这些过程是很难发现问题的,提出了飞行可视化研究;基于高层体系结构(HLA)仿真平台搭建整个舰载机的飞行仿真系统,并利用MultiGen Creator/ Vega和VC 的虚拟现实仿真平台实现了舰载机飞行仿真全过程的可视化,论述了多自由度(DOF)三维模型的建立、视景仿真系统的软件设计、坐标转换、数据平滑等关键技术,给出了三维仿真结果.应用结果表明,该仿真系统结构合理可靠,可逼真地演示舰载机的整个飞行过程,成为验证舰载机的调度、导引、控制等算法的正确性和有效性的有效手段.     

基于低通非奇异终端滑模引导的舰载机抗侧风着舰控制技术

针对舰载机的抗侧风着舰控制问题,设计一种低通非奇异终端滑模引导算法（LNTSMC）用于提高舰载机的抗侧风引导能力. 首先, 基于 H_∞混合灵敏度控制设计内环姿态鲁棒控制系统, 并推导舰载机着舰飞行时的侧向引导方程;然后,基于齐次性理论设计一种积分非奇异终端滑模面,使其在满足低通滑模控制器设计要求的同时避免控制奇异现象;进一步,设计一种带边界层的幂指数趋近律来抑制滑模控制中的抖振情况,并引入非齐次干扰观测器来改善边界层内部的鲁棒稳定性; 最后, 通过 Lyapunov 定理证明所设计算法的有限时间稳定性, 并给出仿真结果. 仿真结果表明,所设计的引导算法具有良好的抗侧风性能,通过与已有算法进行对比,验证了所提出算法的优越性.     

基于健康管理的起落架液压收放系统仿真

仿真分析是对复杂的起落架和液压系统进行性能分析的主要方法。针对起落架液压收放系统的健康管理问题,在分析系统工作原理和故障特性的基础上,以AMESim软件作为仿真平台,建立起落架液压收放系统的结构模型,仿真了系统的工作过程,获取多个部件不同健康状态的性能参数数据,为后续故障诊断、健康状态监测与评估奠定了基础。