水空介质跨越航行器的发展与应用及其关键技术

水空介质跨越航行器是能够自主适应不同介质环境(通常为空气和水),可多次跨越介质界面并可持续航行的复用型航行器,具有优越的性能。回顾了与其功能类似的其它运载器的发展情况,重点介绍了水空介质跨越航行器外形、动力、通信、控制等关键技术,并对此类航行器的应用前景进行了展望。     

具有水空介质跨越能力的反舰武器

反舰武器的突防能力是对敌航母实施攻击的关键,现代战争条件下,单一的水下或空中攻击模式都很难达到攻击航母的目的。提出了一种具有水空介质跨越能力的新型反舰武器,兼顾空中突防速度快和水中突防隐蔽性好的特点,具备经多次介质跨越后实现从航母编队的防御盲区快速突防能力,并着重给出了相应的气动外形、动力装置及综合控制系统的设计。     

变体制导炮弹气动特性分析及弹道仿真

为使制导炮弹在不同飞行状态均保持较优的气动外形,提高飞行效率,增加射程,设计了一种变体制导炮弹,并开展气动参数计算、气动特性分析和弹道仿真等研究。首先根据设计指标确定变体制导炮弹的气动布局,通过迭代优化确定弹翼、鸭舵、尾翼的具体参数,并描述其控制方式和弹道特点; 随后利用工程化算法计算变体制导炮弹的气动数据,分析升力系数、阻力系数和静稳定度等参数与弹翼外形变化之间的关系; 最后根据气动特性分析的结果为所设计的变体制导炮弹制定变体方案,采用hp-自适应伪谱法,分别对变体制导炮弹和固定外形制导炮弹以射程最大为目标进行弹道优化。结果表明:所设计的变体制导炮弹满足设计指标,具有良好的气动特性和操纵性,弹道计算结果表明通过引入变体飞行技术可以使射程提升10%～22.5%,研究结果可以为今后变体制导炮弹的研究提供参考。     

高空长航时无人机/涡扇发动机的飞发一体化分析

利用飞机/涡扇发动机一体化设计方法,建立了高空长航时无人机涡扇发动机一体化分析模型。基于高空长航时无人机的任务剖面,对约束条件和涡扇发动机模型进行了给定,并根据经验对高空长航时无人机的升阻特性和空重比进行了预测,对高空长航时无人机进行了约束分析、任务分析和任务评估。计算结果表明,建立的高空长航时无人机/涡扇发动机一体化模型具有工程应用价值。     

跨介质变体飞行器设计优化技术进展

跨介质变体飞行器能够充分利用不同介质中航行器的固有优势,提升任务效能,近年来受到广泛关注。为了全面提升跨介质变体飞行器综合性能,缩短总体设计周期,亟需从全系统的高度开展设计优化技术研究。通过文献调研,综述了跨介质变体飞行器设计优化技术的研究进展。首先概述了单次和多次跨介质变体飞行器发展历程与关键技术。其次,面向系统多学科设计优化需求,介绍了参数化建模方法、梯度优化算法、进化优化算法和近似优化算法方面的理论与应用研究概况。文献综述表明近似优化算法适用于求解具有高维强约束多目标特性的复杂飞行器系统优化问题,在跨介质变体飞行器设计优化领域应用前景广阔。最后,指出了未来亟待深入研究的方向。     

无人机先进结构复合材料应用及关键技术研究

针对先进结构复合材料在无人机上的应用问题,介绍了先进结构复合材料的分类、基本特性和应用优势,论述了先进结构复合材料在无人机上应用的需求、发展历史和现状。分析结果表明:结构优化设计技术、轻量化制造工艺技术、低成本制造技术和无损维修维护技术等是未来无人机用先进结构复合材料亟待解决的关键技术与问题。分析结果为长航时、功能性、长寿命、经济性等高性能需求的无人机设计提供了参考意见。     

一种小型多旋翼无人机的挂载设计与实现

近年来无人机逐渐用于运输快递,本文着眼于无人机挂载重物这一特性,提出一种新型电动无人机自动化挂载重物方案。本文从无人机飞行原理入手,设计了基于STM32芯片的抓持器。通过建模估算,并通过无人机抓持实验验证了该方案切实可行。     

大载荷无人机安全着陆纵向控制策略

针对传统着陆控制策略下着陆安全性不足的问题,对某大载荷无人机安全着陆纵向控制策略进行设计。 在分析原因的基础上,根据对象无人机的特性和操作机构研究设计高安全性的着陆纵向控制方案和控制结构,并进 行仿真对比分析。结果表明：该设计在保留一定着陆精度的同时,能极大地提升无人机的抗风着陆性能,并有效改 善无人机适应不同环境以及工况的能力。     

变体飞行器的气动结构对控制系统的影响

为了研究变体飞行过程中不同的气动结构对控制系统产生的影响,利用多刚体动力学对飞行器各个通道进行建模,通过对变体过程气动参数的研究,探寻变体飞行器不同变形状态的升阻比变化规律,推导了飞行器实现最佳控制品质的控制律。设计了线性二次型控制器,并通过Simulink进行仿真验证,结果表明:计算条件下变体飞行器的最佳升阻比可以改变36%,收敛快速性可以提高128.61%; 通过变体,飞行器可以大幅度改变升阻特性,系统稳定性和收敛快速性都得到了很大提高。     

国外无人机机载空面轻型弹药发展现状及趋势分析

针对未来无人机机载轻型弹药的发展趋势问题,以美军近年来发起的局部战争为参考依据,以美军最新提出的新质作战概念为牵引,梳理了国外无人机典型机载空面轻型弹药的发展情况。详细分析了当前国外轻型空面弹药的基本参数特征,并根据其作战使用情况,归纳总结了空面轻型弹药的主要制导模式。根据现代战场轻型空面武器的作战使用特点,提出了未来无人机机载轻型空面弹药可能的发展方向。     

基于反馈线性化的无人机盘旋控制器设计

针对经典 PD 算法无法保证闭环系统在大范围内的稳定性的问题,提出一种基于反馈线性化的无人机盘旋控制器设计方法。在考虑滚转角响应特性的条件下建立了无人机盘旋飞行的非线性动力学模型,在此基础上基于反馈线性化方法设计了非线性盘旋控制器,以保证闭环系统的全局渐进稳定,并通过Matlab/Simulink中将盘旋控制器加入模型进行仿真。仿真结果证明：相比于线性盘旋控制器,非线性盘旋控制器可得到更好的动态响应特性,其抵抗风干扰的能力也明显优于线性盘旋控制器。     

基于 L1 自适应方法的尾坐式无人机控制律设计

针对一种新型尾坐式无人机展开研究.在建模中为解决机身倾转过程中俯仰角奇异性的问题,结合其构型特点采取双欧法进行建模;对于其飞行过程中易受干扰的问题,采用L1自适应方法设计其控制律,以保证无人机在模态转换过程中具有良好的操稳特性.通过仿真实验验证了模型与控制律的有效性.仿真结果表明:该控制器能够克服飞行器在飞行过程中模型参数变动及其他不确定性干扰,为尾坐式无人机飞行控制律的设计与工程实现提供了一种新的方案.     

切换通信拓扑条件下的无人机集群构型变换控制

研究了在切换通信拓扑条件下的无人机集群构型变换控制问题。基于一致性控制理论,对具有2阶积分特性的无人机集群设计了构型变换控制协议,为使无人机集群能够实现特定构型变换并保持特定速度,在控制协议中引入编队参考向量。给出了在通信拓扑切换情况下无人机集群实现特定构型变换并保持特定速度的充分必要条件。在通信拓扑图保持连通的条件下,利用Lyapunov稳定性理论证明了无人机集群系统稳定性,并利用代数黎卡提方程理论给出了控制协议中参数矩阵的设计方法。数值仿真结果验证了所设计的控制协议有效性。     

某大型无人机气动特性及稳定性分析

高空长航时无人机是一种新型的无人飞行器,在战场侦察和高空大气探测等方面有其特殊的用途。根据无人机特点,构造了具有联接翼特征的飞机气动布局;通过总体建模、网格划分、数值计算并应用MATLAB软件编程仿真,分析了无人机升阻特性、纵向静稳定性和横航行静稳定性;计算结果表明此方案满足设计要求,可为大型无人机总体设计提供理论依据和技术支持。     

小展弦比无尾飞翼式无人机控制律研究与仿真

无尾飞翼布局无人机具有高气动效率、结构强度以及良好隐身特性等突出优势,但也具有控制性能不佳的缺点。以某型小展弦比飞翼式无人机为研究对象,基于CFD仿真计算和风洞试验得到的气动数据,分析该型无人机的稳定特性,讨论了嵌入面式操纵面对小展弦比无人机的优劣。主要分析该无人机纵向模态,进而设计了飞行控制系统,搭建了飞机模型,并使用MATLAB仿真飞行过程,验证了控制系统的可行性,为飞翼无人机控制系统的设计提供参考。     

无人机编队Dubins 航路规划及编队控制器设计

为完成无人机编队任务并解决无人机在飞行中因干扰而造成编队任务失败的问题,设计一种无人机编队 任务的Dubins 航路规划算法及控制器。根据无人机编队同时到达集结点的时间一致性要求,利用解析几何方法进行 航路设计,通过分析无人机飞行状态,设计了能够进行速度调整的控制器,并使用六自由度无人机模型验证了航路 算法及控制器的性能。仿真结果表明：该航路算法能够解算出各种编队任务的飞行航路,在控制器作用下能够很好 地完成编队任务。     

土耳其试验自行研制的无人机

土耳其自行研制的Anka中空、长续时无人机于2010年12月末进行了首次飞行试验。土耳其航空航天工业公司将为土耳其武装部队研制一种An-ka中空、长航时无人机,首先提     

系留无人机视觉定位技术

针对系留无人机在导航卫星拒止条件下无法定位的问题,设计一种基于合作目标的视觉定位系统。通过 构建视觉定位系统,设计靶标检测算法、靶标偏移量计算算法及数据平滑算法,实现系留无人机的无源定位。试验 结果表明：无人机在飞行及起降过程中,精确检测地面靶标并解算相对位置,可有效解决无卫星信号的定位问题。     

一种具有活动隔板的拉发式延时切割器

为解决高速无人机在空中的平稳开伞问题,研究了一种具有活动隔板的拉发式延时切割器。在切割器中,设计了一个具有传火和闭气功能的活动隔板,并采用了低感度、高燃速的气动药。实验结果表明：该拉发式延时切割器具有切割力大、喷火小的特性,从而满足无人机主伞准确开伞的要求。     

舰空导弹空中待战能力想定研究

针对现役舰空导弹拦截目标及时性不足的问题,提出了舰空导弹空中待战的作战想定,并从舰空导弹作战的及时性、杀伤区、指控时间、杀伤概率四个方面进行了论述,论证了舰空导弹空中待战的优势和特点,最后,从无人机的角度,对舰空导弹的空中待战能力建设进行了展望。