太阳能——电能高空长航时无人机

英国QinetiQ公司将设计和建造一架太阳能一电能无人机．作为有价值的观测数据平台．可用来实时观测自然界灾害状况．如洪水险情、森林火灾，以及农业与环境监测等。     

高空长航时无人机导航系统研究

以高空长航时无人机为研究背景,从我国国情出发,对捷联惯性导航系统(SlNS)、全球定位系统(GPS)、"北斗"卫星导航系统(BDSNS)和大气数据系统(ADS)在高空长航时无人机导航系统中应用的可行性进行了分析,在此基础上提出基于自适应联邦滤波的SINS/GPS/BDSNS/ADS组合导航系统方案,建立了组合导航系统的状态方程和量测方程,给出了自适应联邦滤波算法,并设计开发了组合导航仿真系统.通过对GPS被关闭或限制使用等典型情况的计算机仿真,表明该系统具有较高的导航精度和良好的可靠性.     

长航时无人机关键技术研究进展

为研究长航时无人机发展趋势及面临的技术难题,对长航时无人机的发展现状及关键技术进行了分析与总结.长航时无人机留空时间长,作业覆盖区域广,在高空巡航作业时受天气和大气上下对流的影响小,具备广阔的应用前景.首先以常规动力和新能源动力分类,总结了当前国内外长航时无人机的主要型号,回顾了长航时无人机的发展历程.然后,根据长航时无人机高升力、高升阻比和缓失速气动需求,复合材料大展弦比机翼大柔性特征以及长航时无人机任务环境复杂等特点,总结了长航时无人机发展过程中亟需解决的关键技术难题,包括高效气动综合设计技术、大展弦比机翼气动弹性分析和主动控制技术、复合材料气动弹性剪裁技术、柔性飞行动力学建模和控制技术以及无人机自主导航技术等.最后,结合国外长航时无人机的发展特点,提出了我国长航时无人机的发展建议.研究表明:常规动力中空长航时无人机得到了比较广泛的应用,但新能源动力长航时无人机多数还处于研究样机研制阶段.续航时间在一周以上的“超长航时”无人机技术成为各航空强国关注的焦点.长航时无人机系统的智能化、协同化和网络安全是未来发展的主要方向.     

“苍鹭”长航时无人机

以色列飞机工业公司(IAI)马拉特子公司研制的“苍鹭”中空、长航时(MALE)无人机(UAV)属于第四代无人机，可以容纳重250千克的有效载荷，最大续航时间为52小时。该无人机具有自动起飞和着陆能力，能够按预编程序自动执行飞行任务．主要用作无人侦察平台。     

高空长航时无人机飞控机容错技术研究

高空长航时无人机对飞行控制计算机提出了高可靠性要求,使用余度容错飞控计算机是提高安全可靠性的重要途径之一。从系统的可靠性指标出发,兼顾系统体积、重量、成本和余度管理方式,提出了一套结合通道自监控和比较监控双因子的飞控计算机方案,该方案规避了n模冗余结构表决器单点故障的缺陷,满足无人机高可靠、低成本、扩展性强等要求;针对高空长航时无人机多等级余度飞控系统,提出一种基于核心参数完整性的通道有效性方法,该方法中主备传感器可靠性模型由整机余度模型优化为分级余度模型。最大限度的提高系统的资源利用率,有效提高飞控计算机的容错能力,同时也提高了传感器子系统的可靠性。运用故障注入技术对飞控系统进行测试,试验结果表明该方法能够有效提高系统故障覆盖率和故障隔离率。     

我国超长航时无人机航空遥感系统研制成功

由我国自主研制的超长航时无人机遥感系统试飞成功,其30h的续航时间打破了我国无人机最长续航16h的纪录。     

大载重长航时油动多旋翼无人机

尚良仲毅(沈阳)高新科技有限公司创始于2009年,是一家致力于无人机系统集成产品及衍生智控技术研发的系统解决方案供应商.公司专注于燃油动力多旋翼无人机在军事、民用领域的应用,拥有"白起"系列等军用以及"后稷"系列和"骏风"系列等民用无人机产品,并以无人机整机产品销售与服务和无人机科研项目委托开发作为公司的核心业务,是目前国内唯一实现军用无人机批量商业交付的民营企业,产品技术水平处于全球领先地位.作为首家研发机构参与中国北方工业公司与阿联酋IGG集团共同成立的"中国-阿联酋联合创新实验室",并开展深度合作.2020年12月获批成立了辽宁省产业技术研究院无人机研究所.     

HW-350小型多用途长航时无人机:应急无人机领域的佼佼者

HW-350小型多用途长航时无人机系统采用高性能气动外形设计,复合材料机身,具有续航时间长、实用范围广、载荷种类丰富等特点,能够搭载光学吊舱、通信设备、导航设备、小型综合孔径雷达等任务载荷,执行目标搜索、通信中继、定点监测等任务,可广泛应用于海域监测、气象探测、试验带飞、应急通信与救援等多个领域.     

一种长航时太阳能飞机的方案设计与气动分析

太阳能飞机作为未来的发展方向之一,具备天然的环保、低能耗、长航时等特点.以跟踪掌握国内外太阳能飞机的最新技术动态为基础,梳理了总体参数估算方法,提出了一些设计的思路及准则,设计了三种具备一定工程实用性和技术可行性的太阳能飞机方案,采用CFD仿真计算,获得相对最优的方案,最终通过验证机试飞,证实了方案的可行性,满足设计指标.设计思路和方法可为长航时太阳能飞机平台的总体气动设计提供借鉴.     

阻力方向舵在飞翼式高空长航时无人机中的应用

根据飞翼式高空长航时无人机的风洞实验结果,分析了全机尤其是阻力方向舵的气动和操稳特性,据此采用经典方法设计了阻力方向舵的控制律,提出用阻力方向舵进行航向控制和速度控制的方案,并指出由于存在操纵耦合,有必要进行阻力方向舵和升降舵交联控制。非线性飞行仿真结果表明,阻力方向舵具有满意的航向和速度操纵能力,采用交联控制后速度响应更平稳,并可减小33的高度偏差和56的俯仰角偏差。     

潜艇尾操纵面卡住时的挽回操纵研究

潜艇在水下以较高速度航行时,如发生尾操纵面卡住事故,将严重影响到潜艇的航行安全.事故发生后,必须立即采取有效的挽回操纵措施对潜艇进行操纵控制.从潜艇水动力特性的角度出发,对潜艇尾操纵面卡住时多种可能挽回操纵措施的效果进行了分析和仿真计算,通过分析比较,提出了在不同舵卡事故工况下有效的挽回操纵措施.分析、研究了用于指导潜艇水下安全操纵的潜艇水下操纵安全界限图的组成、绘制方法及使用方法.根据实际操艇经验及理论研究成果,对预防潜艇尾舵卡事故的发生、减轻尾舵卡事故的危害提出了安全操艇建议.     

多螺旋桨太阳能无人机推力分配方法研究

太阳能无人机的设计需以能量为核心,太阳能无人机多采用分布式推进系统,对推力分配进行优化可以有效提高螺旋桨效率进而提高能源利用率。在推力到桨效率的函数为凸函数的情况下,螺旋桨效率之和最大分配问题可以近似转化为拉力二范数最小分配问题,使用伪逆法解决了拉力二范数最小分配问题。将伪指令v d的误差最小作为优化目标之一考虑,形成混合优化目标,用不动点法求解了混合目标分配问题。螺旋桨的衰减滞后特性会增大伪指令误差,使用动态增益对螺旋桨动态特性进行补偿。对比数字仿真结果,不动点法相比伪逆法在降低了伪指令误差的同时,可以有效兼顾推进系统效率最高的目标;动态增益补偿可以有效削弱螺旋桨动态特性对整个推力分配系统造成的不利影响。     

太阳能无人机低雷诺数翼型气动特性研究

以高空低速太阳能无人机翼型研究为背景,对大弯度高升力翼型在一定雷诺数范围内的流动特性进行了研究。采用求解k-kl-w湍流模型的雷诺平均N-S方程有限体积法,对SD7037翼型进行了数值模拟,在排除网格效应影响的基础上,针对较大范围内的低雷诺数复杂流动问题,验证了该湍流模型的适用性与准确性;针对翼型受力特性,分析了气动力随雷诺数变化的趋势;基于典型雷诺数下翼型绕流结构变化,研究了翼型产生高升力的流动特征;通过进一步研究升力非线性特征,揭示了较大迎角下翼型失速特征的流动机理。     

紧急避障时驾驶员制动操纵特性研究

紧急情况下驾驶员通常会依据驾驶风格进行转向、制动或二者组合的避障操纵.利用Frecord数据采集系统、制动踏板力传感器、位移传感器及动态GPS研究紧急避障时驾驶员制动操纵随时间的变化规律以及最大制动踏板速度与车距障碍物距离、行驶车速的关系.试验结果表明,紧急避障时制动操纵通常经过4个阶段,一定行驶车速下最大制动踏板速度与车距障碍物距离呈负幂次关系;一定车距障碍物距离下最大制动踏板速度与行驶车速呈正相关线性关系;并且给出了相应的回归曲线.对紧急状况下驾驶员制动特性进行研究有助于更好地理解驾驶员行为,也可为驾驶员安全管理提供理论依据.     

超柔性太阳能无人机纵向操稳特性研究

针对高空长航时太阳能无人机的超柔性机翼气动弹性变形明显,与飞行动力学响应耦合,常规分析方法会引起较大误差的特点。本文首先采用拉格朗日方程建立了能够反映超柔性特性的结构/飞行耦合动力学模型;然后结合气动弹性引起的结构变形、全机构型变化和气动导数变化,采用根轨迹法深入分析超柔性太阳能无人机的纵向稳定性;最后研究了气动弹性变形对纵向飞行控制律的影响规律,提出了改进方案并进行了仿真验证。发现超柔性太阳能无人机的纵向特征根随机翼刚度变化很明显,尤其当刚度较小时将会出现短周期和一弯模态耦合、长周期不稳定等不利现象;采用刚性或静气动弹性模型设计得到的控制律增益偏小,同时控制机翼变形和飞行姿态可以得到更平滑的控制效果。     

几何大变形太阳能无人机非线性气动弹性稳定性研究

大柔性太阳能无人机在气动载荷的作用下产生较大的弯曲变形,机翼结构的刚度、质量分布等特性亦发生较大改变,线性理论无法满足这类飞机气动弹性稳定性分析的精度要求。基于Co-rotational(CR)理论,推导了结构变形后的切线刚度矩阵和质量矩阵,建立了大柔性机翼结构动力学模型;采用建立在局部气流坐标系下的片条非定常气动力模型,建立了考虑几何非线性效应的大柔性无人机气动弹性运动方程。引入准模态假设,采用P-k法研究了几何大变形对类"太阳神"布局太阳能无人机的气动弹性稳定性的影响。研究结果表明:随着弯曲变形的增加,非线性颤振速度可降低10%以上,非线性颤振频率可下降8%;合理的增加扭转刚度、前移弹性轴、前移剖面质心等,均可以有效改善几何大变形引起的不利影响。研究工作对大柔性飞机的气动弹性设计具有一定的参考意义。     

长航时惯导系统的模糊控制内阻尼算法

针对惯导系统长时间工作时导航误差舒拉振荡幅度随时间发散的问题,提出了一种适用于长航时惯导系统的内阻尼算法.设计了二阶阻尼网络,采用模糊控制器判断载体当前时刻的运动状态,制定数据融合策略,控制惯导系统在无阻尼与内阻尼状态之间切换.算法利用满足内阻尼条件时刻的惯导速度作为参考进行阻尼,摆脱了对外部信息的依赖,保证了惯导系统工作的自主性.海上试验结果表明,该算法明显地抑制了导航误差的舒拉周期振荡,可有效提高长航时惯导系统的导航精度.     

基于采样策略的无人机着陆导航算法

给出了无人机着陆过程中利用帧间图像提取的特征点进行无人机状态估计的算法。采用PCA-SIFT算法进行特征点匹配,在保证能够稳定匹配的前提下,提出了帧间自适应采样策略的特征点选取算法,减少了计算的冗余性。然后通过建立本质空间中的状态方程,利用极线几何约束设计IEKF滤波器,对无人机进行相对位置、姿态估计。仿真结果表明,该算法实现了帧间特征点的快速匹配,较好的估计了无人机的相对位置、姿态信息,比单纯利用极线几何约束具有更高的精度和稳定性。     

长航时飞机用的NPU—ASN—1翼型

介绍了供长航时飞机使用的一个低速高性能翼型NPU－ASN－1（西北工业大学爱生1号翼型）。该翼型的“航时因子”远高于名的GAW－1翼型，而且该翼型的最大相对厚度（19％）也高于GAW－1翼型（17％）。风洞试验证明该翼型的设计是成功的。