一种微小型无人飞行器的气动优化设计

针对现有微小型无人飞行器气动设计问题,提出了一种能有效改善微小型无人飞行器机动性能的气动优化设计方案,完成了气动外形的三维建模,得到了亚声速条件下的气动特性,得出了平原条件下最大可用过载为3.2 g,高原(4 500 m)条件下最大可用过载为1.7 g。结果表明,所提出的微小型无人飞行器具有良好的机动性能,实现了气动优化设计的目的。     

气动热与热响应的耦合研究

气动加热会导致飞行器表面温度的剧烈上升,该问题及热防护问题已成为高超声速飞行器设如何正确模拟气动加热与结构热响应的耦合一直是工程应用领域的难点.针对该问题,提出了一种新方法,采用工程算法求解流场的气动热,并与结构热响应的求解实现紧耦合.选用二维圆管模型,验证了该方法的可行性.用该方法求解具有工程背景的三维算例,既保证了计算精度又节省了计算时间.     

空天飞行器气动技术研究

气动技术的研究对于认识空天飞行器飞行环境和发展其他关键技术有巨大推动作用。根据空天飞行器的任务环境及外形特点分析了空天飞行器研究涉及的高温/稀薄等复杂流动机理、复杂耦合环境下气动特性的预测与验证、大空域宽速域高升阻比气动布局设计等三个气动方面的关键问题,并探讨了解决上述问题所需开展的关键技术,为后续空天飞行器的研究提供了一定的指导与借鉴。     

超、高超声速大长细比飞行器气动特性快速计算

将牛顿碰撞类方法推广应用于超、高超声速细长体导弹的气动特性预测.根据飞行器的外形特征,将外形分成几个部分,根据各自几何特点和流场特性,对不同部分及其迎风面和背风面选用不同的方法,计算方法适用于Ma=3~25、攻角0~30°范围内大长细比导弹类飞行器的气动力特性快速计算.经过与风洞试验数据的对比,证明此方法具有计算速度快、精度高的特点.     

高超声速飞行器快速气动设计方法研究

针对概念设计阶段需对众多外形设计方案进行比较、分析和筛选以及大量使用CFD面临的挑战,提出了可用于高超声速飞行器概念设计的快速气动设计方法。该方法运用Open VSP实现对飞行器几何外形高精度参数化建模,气动力计算使用自主开发的一种基于当地表面斜度法和参考焓法的高超声速飞行器气动特性快速工程计算工具。最后以类X-37B飞行器为例进行气动敏感度分析,表明该方法具有较高的效率和精度。     

基于工程快速计算方法的高超声速高升阻比飞行器气动特性研究

基于工程快速计算方法研究了高超声速高升阻比飞行器过渡流区气动特性.首先应用一与所研究飞行器相近气动布局作为验证外形,对连续流区牛顿类高超声速工程快速计算方法在高超声速高升阻比飞行器上的计算精度进行了评估.研究表明,高超声速工程快速计算方法在其应用范围内,对高超声速高升阻飞行器的气动特性具有较高的预测精度,可以满足工程设计需要.最后,在连续流区使用同样的计算方法,同时考虑高空稀薄气体效应,通过所建立的桥函数给出了所研究高超声速高升阻比飞行器过渡流区的气动特性.     

偏头控飞行器气动仿真与外形优化

针对智能偏转弹头的飞行器模型,以通用流体计算软件FLUENT为计算平台,进行了大量气动仿真实验.计算了不同头部偏角,不同马赫数和攻角姿态条件下,智能偏转弹头模型所受的气动力;分析在不同条件下升力、阻力和偏航力矩的变化情况,同时比较了不同外形的此类弹头的气动特性。仿真结果表明在飞行速度大于一个马赫的情况下,大长径比、尖锥外形的智能偏转弹头可获得较大的升阻比和偏航力矩,气动性能较好。     

鸭式防空修正弹气动外形-修正弹道优化设计

为使鸭式布局防空炮弹在较短飞行时间内获得较大的弹道修正量并保持飞行稳定,分析了炮弹气动外形参数在飞行弹道上对气动特性及有控弹道特性的影响.以某鸭式布局防空修正弹为例,依据炮弹飞行阻力小、弹道修正能力强以及飞行稳定性良好的设计要求.建立了该类炮弹的气动外形一修正弹道综合优化设计模型,通过气动力工程计算、有控弹道数值计算和复合形寻优,对优化数学模型进行了求解,算例结果表明,该优化设计模型所用机时较短,优化结果能够满足预定的目标要求.     

空射运载火箭气动外形优化设计

对空射运载火箭的气动外形进行了优化设计,建立了优化模型,采用工程估算方法分析了空射运载火箭的气动特性,评价了估算方法的计算精度,并给出算例分析,最后使用iSIGHT软件进行集成,实现了空射运载火箭的气动外形优化设计.     

VTVL高超声速航天飞行器优化气动布局研究

针对垂直起飞、垂直降落飞行器－一种先进的、能重复使用航天飞行器的选型和气动经布局，研究分析了飞行器外形尺寸参数高超声速再入气动性能的影响，给出了优化气动布局，并通过实验验证了布局的正确性，结构实验和理论分析给出了飞行器高超声速气动特性参数。     

应用直接配置非线性规划法求解最优气动辅助轨道转移

首先研究了一种求解轨迹最优化问题的直接方法,即直接配置非线性规划方法(DCNLP),该方法使用分段的多项式来代表系统中的状态变量和控制变量,并通过配置来满足系统微分方程,最终将最优控制问题转化成非线性规划问题。然后将该技术应用到异面气动辅助转移问题中,通过采用大气外轨道预调整方案,增加了大气入口速度,针对大气内飞行的动力学方程,建立极小时间性能指标,将最省燃料指标转化为相应的最佳入口、出口条件。最后针对形成的最优控制问题,应用DCNLP方法进行求解,成功地得到了大气飞行最优轨迹。     

飞行器最优滑翔弹道研究

利用动态规划法研究并求解了飞行器轨迹优化问题.根据最优性原理确定了最优滑翔弹道问题的最优性条件.建立了求解最优控制问题的连续微分动态规划算法步骤.遵循此步骤,对具体问题进行数值求解.计算结果表明,该方法是求解轨迹优化问题的一种有效方法,时飞行器的气动力设计和最优制导律设计有重要意义.     

Re-entry Attitude Double-loop SMC of the Spacecraft and Its Logic Selection

A spacecraft re-entry attitude control method using sliding mode control （SMC） theory is developed. The con- troller utilizes douhle-loop SMC scheme and provides the robust, de-coupled tracking of both the angular velocity and the shuttle orientation angles. In accordance with the hybrid-controlling characteristics of the aerodynamic surfaces and reac- tion control system of the spacecraft, the control torque commands are allocated into the actuators such as the aerodynamic surfaces and reaction control system by using the optimal control selection allocation algorithm. The simulation of the spacecraft re-entry attitude controlling demonstrates the robust, de-coupled tracking performance of the proposed method and its validity.     

基于改进蚁群算法的巡航导弹巡航段航路规划

为提高巡航导弹的突防概率,在对敌防御区域内的目标进行打击时,必须保证它能以较小的被发现概率和可接受的航程接近目标.针对这一问题,提出一种新的航路规划区域粒度控制图--圆径图,对传统的蚁群算法进行了讨论和改进,使其更具智能化,将它们应用于巡航导弹的航路规划问题,详细地考虑了巡航导弹航路规划中的各种影响因素,提出合理的代价函数,进行了仿真计算.仿真结果表明,圆径图和改进后的蚁群算法能够较好地解决巡航导弹的航路规划问题,改进后的算法收敛速度快,全局寻优能力强.     

装备技术保障训练经费最小的分派

通过以投入经费最少为目的的装备技术保障专业训练任务分派问题的研究,建立相应的任务分派模型.即针对分派问题的动态规划法,先定义若干项任务分派顺序,采用二维变量表示状态变量.再以决策变量表示某个任务可选择的承训单位,然后将该任务分派给同一承训单位,得出状态转移方程.最后根据最优值函数建立顺序动态规划方程并求解.实例证明该模型及方法适用于相关分派问题的分析.     

基于遗传算法的构筑急造军路工程机械运用优化配置

为解决战时合成部队工兵分队构筑急造军路工程机械编组配置的问题,运用遗传算法进行求解.根据战时机动工程保障中的构筑急造军路任务需求,对构筑急造军路任务进行分析,采用整数线性规划的方法建立工程机械优化配置模型,给出装备最优编配和最佳运用效能,并通过实例进行验证.分析结果表明:该方法为合成部队工兵分队构筑急造军路工程机械编组配置提供了优化途径,提高了工程机械优化配置的准确性.     

基于动态规划下地震现场搜救兵力配置研究

针对我国目前在地震现场搜索救援中存在的兵力配置问题,提出运用动态规划方法对其问题进行研究。简述建立动态规划模型的基本策略和步骤,建立地震现场搜索救援中兵力配置问题的静态数学与动态规划模型,并通过求解动态规划模型,得出地震现场搜索救援中兵力配置的最优策略。结果表明:该模型结构简单,计算难度小,优化配置能力强,易于电脑操作,可有效解决兵力配置等非线性数学问题。     

简化弹道设计方法在运载火箭型号论证中的应用

针对运载火箭构型不确定、目标轨道多、最优化设计工作量大的问题,提出了一种简化弹道设计方法。通过简化动力学方程及设计变量,将构型不确定且难以建模的非线性规划问题转变为适用于多种构型且方便寻优的简化弹道设计方法。对运载火箭执行不同的目标轨道任务进行了分析,将所有的任务按照有无滑行段进行了分类,提出了针对不同任务的弹道拼接方法。采用该简化弹道设计方法对CZ-3B和Falcon9 2种不同构型的火箭实际飞行曲线进行拟合,验证了简化弹道设计方法的正确性。     

可重复使用助推飞行器轨迹优化研究

在充分调研国内外轨迹优化方法的基础上,针对可重复使用助推飞行器飞行过程中有一段大攻角飞行且期间还需进行一次大角度翻转的飞行模式,以俯仰角为最优控制量,采用直接打靶法和序列二次规划法,选择速度作为过渡量,将分离点至再入结束点的飞行过程分为调姿转弯段和再入段进行优化.分析了过渡速度和分离点处弹道倾角的取值,得到了较为合理的过渡速度和分离点处弹道倾角的取值范围,进行了该飞行过程的全段轨迹优化.仿真结果表明本文给出的优化策略能较好地获得一条满足约束条件的优化轨迹.     

基于双层规划的海运装载方案优化

为解决海运装载行动中的码头资源分配和舰船装载的问题,提出一种基于双层规划的海运装载方案优化 方法。根据海运装载方案优化的主要特点,构建基于双层规划的海运装载问题求解框架,分别对上层码头资源分配 问题和下层舰船装载问题进行建模和求解,建立下层结果反馈及上层分配策略更新机制,并通过诺曼底登陆中的算 例数据进行实验及分析。分析结果表明：该方法具有较高的求解效率和良好的稳定性,能够有效地求解海运装载方 案优化问题。