平流层飞艇静升力分析

研究飞行器在平流层定点悬停定位问题,平流层飞艇运行环境复杂多变,静升力的确定有一定难度.为保持飞行器飞行到指定高度,采用理论分析方法建立了静升力的数学模型,根据标准大气环境下平流层飞艇总静升力随飞行高度的变化规律,以及实际环境中温度变化对总静升力的影响;分析了净静升力与压差百分比、压力高度处副气囊体积比、温度和飞行高度的变化关系.利用Matlab软件平台进行了仿真分析,结果表明所建立的模型能够准确描述各因素对静升力的影响,从而为平流层飞艇的总体设计提供依据.     

平流层飞艇设备舱的被动温控

研究飞艇平流层温度优化控制问题。由于平流层环境温度较低,平流层飞艇设备舱要进行保温。为解决上述问题,理论分析了以聚苯乙烯泡沫板为保温材料的保温性能,利用Gambit软件进行网格划分、FLUENT软件求解后绘制温度分布剖面图,并采用内蒙古某场站进行飞艇飞行试验,验证设备舱的被动温控效果。同时通过发放探空的方法获取不同情况下的温度数据,对飞艇上升、平飞和下降三个阶段,详细分析不同材料保温效果,并就风速对温度的影响进行仿真,结果得出有益结论。即在选用合适厚度的聚苯乙烯泡沫板作为保温材料时,完全可以达到短时间内的设备舱保温,实现被动温控,为飞艇平流层温控优化提供了依据。     

平流层飞艇热性能分析软件开发

为减少平流层飞艇的设计周期和设计试验经费,清晰准确地反映出平流层飞艇空间轨迹和温度场分布以及各种不同因素对轨迹和温度场分布的影响,自主开发了平流层飞艇热性能分析软件.通过建立平流层飞艇运动和热特性模型,利用VC++编程环境,对平流层飞艇在不同输入状态下的上升、浮空、下降过程中的轨迹和温度进行数值仿真,并利用图形显示界面进行显示.软件设计包括参数输入、中间计算和性能分析三个部分.软件将输出结果存储到ACCESS数据库中,增强了数据的可读性和交互性.从软件的运行结果反映出该软件涵盖面广、数据可靠、操作方便、界面生动等特点,达到预期设计目标.     

平流层飞艇地面通用测试原型系统设计

针对不同技术路线平流层飞艇试验靶场地面通用化综合测试评估的迫切需求,分析了平流层飞艇平台地面通用测试技术体制和测试矩阵,提出了飞艇地面通用测试原型系统总体架构,研究了系统功能组成和通用性;基于高速信息交换架构、合成仪器、公共测试接口等新一代自动测试系统关键技术,完成了原型系统的硬件、软件和机械结构设计方案,可以作为原型系统分系统实施方案设计、研制和综合集成调试的主要依据文件;经分析,地面通用测试原型系统可对多型号平流层飞艇实现快速自动通用测试评估,对飞行试验任务顺利完成起到的重要支撑作用。     

平流层飞艇外形的设计优化

平流层飞艇是依靠浮力升空的飞行器.飞艇外形对于平流层飞艇的设计至关重要,为了获得能够满足动力结构和重量等各个学科要求的最优艇形,将综合设计优化技术引入到飞艇外形设计中,提出了适用于优化的飞艇外形生成曲线,分析了与外形有关的气动、结构和重量等因素,建立了飞艇气动阻力、表面积和最小环向应力的模型,构造了复合目标函数,并针对某飞艇外形进行了优化设计.仿真结果证明,利用蒙特卡罗算法优化设计后的艇形优于传统艇形.     

基于通用测试系统的平流层飞艇北斗安控测试

为保证平流层飞艇飞行试验安全,放飞前需在地面试验场对飞艇各分系统与全系统进行集成测试,北斗安控测试是试验场集成测试的重要内容。在分析北斗安控分系统组成以及工作模式的基础上,提出了基于通用测试平台的平流层飞艇北斗安控测试方法;通用测试平台是基于高速信息交换架构、合成仪器、公共测试接口等测试资源的新一代自动测试,在该通用测试平台的基础上设计了北斗安控系统的测试模式与测试流程,编写了测试程序,并且在某型平流层飞艇北斗安控测试中得到了应用,在测试结束后给出测试成功率,测试结果与人工监测记录结果一致,表明该方法合理可行。     

平流层飞艇螺旋桨设计参数对效率的影响

研究平流层飞艇螺旋桨优化设计问题,由于空气密度较小与飞行速度较慢,平流层飞艇螺旋桨叶素的雷诺数较小,使叶素翼型升阻比较低,导致现有低空使用的飞艇螺旋桨在平流层使用时效率较低.需要对平流层飞艇螺旋桨进行专门设计.传统螺旋桨分析与设计方法需要先选定螺旋桨直径与转速,再分析叶素效率与螺旋桨效率.为解决上述问题,直接采用周向速度(正比于半径与转速之积),改变了平流层飞艇螺旋桨变化的参数,进行综合设计,并进行仿真.结果证明,采用改进的方法可使初始设计参数减少一个,从而使螺旋桨效率得到明显提高.     

基于遗传算法的平流层飞艇路径规划设计

利用传统线性化方法--小扰动法将模型线性化,结合平流层飞艇的工作特性,把飞艇上升运动看成是纵向基准运动和横侧向扰动运动.然后采用最小值原理,根据飞艇的控制量和边界条件,设计和优化飞艇的上升轨迹,其性能目标函数是从初始点到目标点运动过程中能量消耗最小.利用遗传算法,在运动模型和控制量变化的共同约束作用下,求取目标函数的最小值.最后根据飞艇实际工作过程,对仿真结果分析表明,该方法具有实际应用价值.     

平流层飞艇多路视频切换器设计

针对平流层飞艇实验阶段的视频监控需求,设计了一种灵活的视频切换器。采用NXP公司的LPC2292/01型基于ARM7内核的处理器,集成了CAN总线控制器,接口电路简单可靠;使用其强大的硬件验收滤波功能,可以滤除不需要的报文信息,软件可靠性高;通过CAN总线传输切换指令,可以实时切换地面操作者关心的视频画面,解决了视频监控需求较多与遥测通信带宽不足的矛盾。经地面测试和飞行试验验证,该系统完全满足平流层飞艇飞行试验的使用需求。     

平流层飞艇蒙皮强度建模与仿真研究

关于飞艇蒙皮强度优化设计问题,平流层飞艇体积巨大,而蒙皮厚度远小于飞艇长度,结构在受载情况下容易发生较大变形甚至破坏。为了给飞艇蒙皮强度设计提供依据,建立了飞艇蒙皮在只受内外压差载荷作用下的环向和轴向应力方程,用Von Mises应力来定量描述蒙皮在环向和轴向应力作用下的整体受力情况。然后建立了飞艇蒙皮的计算模型,通过在ANSYS中进行非线性仿真分析得到蒙皮各点的受力情况,并将理论应力值与有限元仿真结果进行了对比,结果验证了理论方程的有效性,为飞艇蒙皮的应力估算提供参考。     

平流层演示验证飞艇实时仿真平台设计

在平流层飞艇的设计和研究中,飞行仿真可以有效验汪飞艇的动力学模型、控制器设计,检验飞艇的操纵性、飞行稳定性。同时,实时仿真技术可以提高飞艇性能,缩短研制周期。为解决上述问题,提出通过搭建飞艇的实时仿真平台,实现飞行仿真和实时仿真技术的统一。针对上海交通大学"致远一号"平流层演示验证飞艇,使用xPC target搭建了飞艇的实时仿真平台,完成了利用Simulink软件的动力学建模和控制系统设计,同时利用Flightgear飞行模拟器为仿真系统设计开发了视景仿真系统。进行仿真的结果显示,系统较好的实现了飞艇从上升到返回全过程飞行任务,视景系统直观准确地显示了飞艇在仿真过程中的状态变化,并可以为后续研究工作提供了依据。     

平流层飞艇的附加质量及其对飞艇运动的影响

采用Hess-Sm ith方法对三维物体在流体中运动时的速度势进行数值计算,并用球体的理论值与之比较,验证了程序的正确性,在此基础上编写附加质量的计算程序,并与椭球的理论值进行比较,验证了该程序的可靠性。通过建立飞艇六自由度运动方程,利用不同的附加质量值计算飞艇的运动,得到了不同的运动参数值,依此判断附加质量值对飞艇运动有较大影响,不能随意假设。通过对飞艇运动状态参数的分析,指出飞艇在无控状态下是不稳定的,因此需要采用控制。     

基于ADAMS的虚拟试验场自动化仿真系统

虚拟试验场(VPG)是解决道路疲劳载荷数据采集(RLDA)问题的关键方法之一。然而,该方法的应用面临着多路况仿真周期长、载荷结果处理繁杂、数据查找与提取不便等难点。为了提高车辆仿真优化效率,本文设计一种基于ADAMS的虚拟试验场自动化仿真系统。通过分析虚拟试验场的应用难点,介绍了该系统实现批量化、自动化和可视化的处理方法,并在此过程中进行任务监督和仿真管理,保证了鲁棒性。仿真测试结果表明虚拟试验场的多路况仿真效率显著提升,进一步验证了该系统的有效性。     

信息战靶场及其体系结构

信息技术与信息化武器装备的迅速发展和军事应用,引起了一场波及全球的新军事变革,也必然引起靶场试验方法和模式的变革。信息战仿真,无论国外还是国内,都是一项开创性工作。目前我军靶场的试验方法和模式还不能适应新军事变革的需求。该文立足于未来信息化战争,论述了信息战靶场建设的必要性,分析了信息战靶场的功能、主要特征以及与电子战靶场的联系和区别,提出了信息战靶场建设的一般原则和总体构想,给出了信息战靶场的组成及其体系结构,简要地阐述了适应信息战武器装备试验要求的试验模式。     

飞艇稳定性和能控性分析

该文基于飞艇的六自由度（6DOF）非线性数学模型,通过李亚普诺夫（Lyapunov）第一近似理论对飞艇的稳定性进行了分析;采用非线性系统近似线性化的方法对其能控性进行了分析。通过分析得出飞艇在有外界干扰的情况下是不稳定的,但是是局部能控的。进而通过对飞艇在不同的平飞速度条件下,水平速度和迎角扰动这两种扰动情况下的计算机仿真,可以得出飞艇在有扰动时足不稳定的,与采用Lyapunov方法的分析结果相一致。而且,随着平飞速度的增加,同样的扰动下各状态量的响应时间越来越短,变化也相对剧烈。通过理论和仿真分析得出的飞艇的运动特性方面的结论,这些结论对飞艇控制系统的设计提供了理论基础。     

平流层飞艇平台建模与仿真分析

目前,平流层飞艇平台有着极高的经济和军事价值,受到极大关注.以驻守在高空的平流层飞艇平台为研究对象,描述了飞艇的结构和运动形式,采用机理分析法分析其受力情况,在以体积中心为原点的机体坐标系中建立飞艇的六自由度模型.考虑飞艇平台的附加质量,建立非线性六自由度方程.采用小扰动法,对建立的非线性六自由度微分方程线性化,根据设定的初始状态,利用Matlab/Simulink搭建飞艇模型的仿真模块,对模型进行仿真.仿真结果表明:单纯调节一个控制量不能使飞艇稳定,只有联合考虑各输入量才能较好地控制飞艇状态;建立的飞艇模型是恰当的,可以作为浮空飞行器验证模型.