鸭式——飞翼布局无人机设计研究

本文通过对鸭式气动布局及飞翼式气动布局无人机进行大数据分析,对结果进行总结,结合飞翼布局和鸭式布局结构的优点,建立起三维气动模型,设计了一款鸭式-飞翼气动布局无人机。该型无人机具有更慢的巡行速度、更小的转弯半径、更高的灵活度、更好的操作性、更高的运载能力,使得固定翼无人机任务范围得到进一步扩大。     

二元机翼颤振可靠性研究

机翼气动弹性模型参数一般具有不确定性,为了定量分析参数不确定性对二元机翼颤振可靠度的影响,采用响应面法结合确定性颤振分析对其进行了研究。通过v-g法求解气动弹性运动方程的特征值,获得确定性颤振临界速度,建立描述机翼颤振可靠度的隐式极限状态函数,利用响应面法进行函数拟合。采用验算点法计算颤振可靠度指标,获得设计验算点以及失效概率,分析颤振可靠性灵敏度,从而确定参数变化对机翼颤振的影响程度。最后通过算例分析,得出考虑参数随机性影响的可靠度比确定性分析的可靠度提高了4%,证明本方法切实可行,为机翼结构的颤振分析与优化设计提供理论依据。     

带延迟反馈控制的二元机翼颤振稳定性分析

研究了单自由度线性气动弹性系统在延迟反馈控制作用下的颤振稳定性特性。首先根据气动弹性系统的力学模型和控制方程,建立了带延迟反馈控制气动弹性系统的闭环反馈系统数学模型,利用Nyquist判据对系统进行了频域稳定性分析。进而采用根轨迹方法就反馈增益和延迟时间进行参数分析,获得系统的颤振稳定性边界。分析结果表明,延迟反馈会降低系统的颤振品质。在MATLAB/SIMULINK环境下进行了时域数值仿真,验证了频域理论分析结果的正确性。本文建立的分析方法可推广应用于带延迟反馈控制的多自由度气动弹性系统的颤振稳定性分析。     

风力发电机叶片的气动弹性及颤振研究综述

随着风力发电产业的发展以及风力发电机的大型化,风力发电机气动弹性不稳定的问题对风力发电设备的设计和影响越来越大。该文总结了解决风力发电机叶片气动弹性稳定性问题常用的三种方法:BEM方法、动态失速模型和CFD方法;随后通过对风力发电机叶片颤振破坏机理进行分析,概述了风力机叶片颤振抑制的研究方法及研究现状。     

多舵面飞翼布局颤振特性研究

以一种高机动性的多舵面飞翼布局为背景,建立全机的动力学有限元模型,进行固有模态分析;并针对其多舵面翼面,对颤振计算方法进行了相应改进,实现颤振特性分析.主要研究了在多舵面飞翼的颤振计算中,因连接方式不同导致舵面连接刚度的不一致而对振动和颤振特性造成的影响.根据舵面悬挂点与摇臂操纵形式的不同,提出了四种连接方式的局部模型.通过这四种方式在同一飞行状态下的计算与结果分析,总结出了舵面连接方式建模的变化规律,得出的结论对于类似飞机的舵面连接及全机布局设计具有一定的参考价值.     

基于H_∞控制和μ控制的二元机翼颤振主动抑制分析

针对二元机翼颤振主动抑制问题,对二元翼段颤振控制律的设计以及风洞实验验证展开了深入研究。首先,基于Theodorsen非定常气动力理论建立了该翼段模型的运动状态方程。其次,基于鲁棒控制理论设计了H_∞控制器和μ控制器,分别与二元翼段气动弹性系统共同组成了机翼颤振主动控制系统。最后,采用数值仿真和风洞实验相结合的方式,对H_∞控制器和μ控制器的颤振控制效果进行了验证。研究结果表明:H_∞控制器和μ控制器都能有效抑制颤振的发生,可将机翼颤振临界速度由15.45 m/s提高到27 m/s以上。且μ控制器在颤振主动抑制中的颤振抑制收敛时间更短,颤振抑制风速上限更高,具有更好的鲁棒稳定性和鲁棒性能。     

飞翼无人机气动布局及飞行性能计算分析

提出了一款小型无尾飞翼布局无人机,采用k-ε湍流模型、三维不可压雷诺平均N-S控制方程数值模拟了该无人机的气动特性,计算结果与风洞数据对比良好,该方法可用于无人机气动特性计算。基于CFD数据利用推力法初步研究了该无人机的平飞、起降、盘旋等性能,结果验证了该小型无人机的可行性并对后续的研究工作提供理论基础。     

航天高超声速颤振试验填补国内技术空白

正近日,由中国航天科技集团公司十一院1所设计的高超声速颤振试验完成了首次吹风试验。这是我国首次开展的高超声速风洞颤振试验,填补了国内相关技术的空白,结束了国外对此类试验技术长达60多年的垄断。高超声速飞行器受到高超声速流场特性、气动加热、控制等影响,其气动弹性问题比较复杂,国外从上世纪五六十年代开始就进行了大量的气动弹性试验研究,研究了几何外形、结构形式、气动参数、热等因素对舵翼面颤振特性的影响。     

风力机叶片气动弹性和颤振主动控制研究进展

文中首先结合国内外研究进展情况概括总结了大型风力机叶片气动弹性等效梁建模理论,以及解决风力机叶片气动弹性稳定性问题的常用方法:BEM方法、动态失速模型和CFD方法.其次,对在现代大型风力机叶片设计中颇受关注的,智能材料在风力机叶片结构颤振及振动主动控制中的应用研究现状也给予了简要的介绍.最后指出一些尚待进一步研究的问题,以及今后的发展方向.     

基于谐波平衡法的跨声速风扇颤振特性数值模拟

由于叶片振动诱发的非定常响应具有时间周期性的特点,采用频域谐波平衡计算技术,结合结构动力学分析方法,基于流固单向耦合的方式数值模拟了振荡叶片下的非定常流场,通过评估结构和流体之间的能量传递关系对叶片的颤振特性进行了预测。针对某两级风扇的第一级转子叶片,通过给定不同的转速和出口背压条件对比研究了叶片的气动弹性稳定性,并给出了叶片的颤振失稳边界,计算结果显示:在100%、95%、90%转速下的非失速工况中叶片存在失稳风险,意味着发生颤振的类型为超音速非失速颤振;不同工况下,激波下游和叶顶前缘附近气流做功的综和效应决定了叶片的气动弹性稳定性。     

采用非定常涡气动力理论的非线性颤振主动抑制仿真研究

针对带后缘操纵面的二元机翼系统,采用非定常涡气动力理论建立了相应的气动弹性运动方程。对俯仰自由度存在迟滞型非线性刚度环节的情况,以后缘操纵面作为控制面,进行了非线性颤振主动抑制仿真。研究结果表明,对机翼颤振的抑制效果明显,所用非定常涡气动力理论适于进行非线性颤振的主动抑制仿真研究。     

对转风扇排间干涉效应对下游转子颤振特性影响的数值模拟研究

为了探究对转风扇排间干涉效应对下游转子颤振特性的影响,在多叶排环境下,使用谐波平衡法进行振荡叶片非定常流数值模拟。通过颤振预测的能量法考察两种不同多排模型下叶片表面非定常压力响应和气流做功的差异,探讨了对转结构下上游扰动对下游转子气动弹性稳定性的作用机制。研究结果显示:下游振荡叶排的气动阻尼因上游转子的气动干涉而降低,造成这种颤振特性差异的主要原因除了排间非定常扰动引起时均流场中激波形态的变化,还有上游尾迹传播引发的下游转子进口气流角的周期性波动。     

飞翼无人机着舰横侧向控制律设计

以飞翼布局无人机为控制对象,针对无人机着舰姿态和空速控制问题,研究并设计横向姿态控制律和空速控制律,可以满足无人机对标准着舰轨迹的精确跟踪.其中针对无人机航向静不稳定问题,设计横侧向增稳控制律与滚转角控制律,保证了滚转角控制品质与无人机航向稳定.     

基于变刚度复合材料机翼的气动弹性剪裁优化设计

以naca2412翼型展弦比为9.6的后掠翼变刚度复合材料机翼为研究对象,通过改变上抛物线、下抛物线、正弦和线性变化4种铺放轨迹的纤维路径铺放角度,来实现三维机翼的气动弹性剪裁优化设计。利用NASTRAN软件对4种路径的任意初始铺层角度进行颤振速度计算;在ISight软件平台上利用多岛遗传算法,在铺层数量不变条件下,以纤维形状参数为设计变量、颤振速度为目标函数进行优化设计计算。结果表明,通过优化后的4种铺放路径均能较大地提升机翼的颤振速度,与直纤维相比,颤振速度由30 m/s提高到41 m/s。该方法可为基于变刚度复合材料的机翼设计提供参考。     

基于自抗扰的无人机舵系统大惯量柔性颤振抑制

无人机舵系统中舵机与舵面的传动机构是多级连杆,具有很大的柔性,会产生机械颤振现象。为消除颤振对无人机舵系统的危害,采用自抗扰控制。自抗扰控制采用扩张状态观测器观测得到总扰动并消除柔性对系统带来的影响,使系统近似为一个刚体。仿真验证结果表明,自抗扰控制能够快速跟踪指令并消除由系统柔性带来的颤振。     

主动气动弹性机翼的颤振主动抑制与阵风减缓研究

多输入／多输出系统的颤振主动抑制与阵风减缓是主动气动弹性机翼技术的重要研究方面。以一个带有两个后缘控制面的三角机翼风洞模型为研究对象，采用LQG／奇异值控制理论设计颤振主动抑制与阵风减缓的鲁棒控制律，对组成的闭环系统进行控制仿真。并从闭环稳定特性、阵风响应减缓效果、作动器功率需求和控制律的降阶四个方面提出评估指标，对闭环系统进行工程特性评估。结果表明，设计所得到的控制律能应用于工程实践。     

自主式无人机实施精确攻击的飞行仿真

在机动指令生成器的基础上建立了自主式无人机攻击运动仿真模型.该模型简单实用,能够模拟对地精确打击过程中自主式无人机的运动;能够反映对地攻击任务特点,体现飞机飞行性能、品质等动力学特性对任务的影响.仿真结果验证了该模型的合理性和可行性.该模型能够满足无人机综合设计过程中仿真自主式无人机攻击运动的要求.     

外圆磨削颤振通用模型及稳定性研究

为有效解决外圆磨削微颤振问题,提高外圆磨削产品加工质量,基于再生颤振理论建立了一种外圆磨削动力学通用模型,该通用模型引入与砂轮宽度相关的重叠因子,充分考虑工件与砂轮的再生颤振关系,可通用于外圆纵向磨削和外圆切入式磨削;运用牛顿迭代法对带有时滞的超越方程进行数值求解,并结合高斯消元法提升迭代收敛速度,利用延拓算法连续提供有效初始值,提高迭代结果的准确性,可获得准确的磨削稳定性边界。以复杂切入式磨削进行磨削颤振数值模拟计算和实验研究,实验结果表明该通用模型可有效应用于外圆切入磨削颤振过程,通过该模型选择的磨削加工参数可有效避免磨削微振纹现象,可有效提高外圆磨削加工质量和加工效率。     

S型进气道对风扇叶片振动的影响（英文）

S型进气道广泛应用于现代航空发动机。其气流转角及进气道引起的流动畸变现象能导致叶片振动问题发生,如叶片颤振和强迫响应。本文考虑了S型进气道的影响,分析风扇叶片的振动特性。采用S型进气道与Rotor67风扇叶片相结合的模型,使用课题组内基于流固耦合算法的气动弹性分析程序,对风扇叶片进行气动弹性分析。在流体域内,使用基于有限体积法的三维非结构化网格的可压缩流体求解器,结构动力学求解器采用模态叠加方法求解叶片振动。进气道与风扇交界面处采用掺混面和滑移面两种处理方法,分别代表不考虑进气道的影响和考虑进气道及流动畸变的影响。计算对比了两种情况下的气动阻尼值,并分析了风扇叶片对进气道的瞬态响应。本文证明了S型进气道能够增加叶片强迫响应及引发叶片颤振,对风扇叶片的振动造成严重的影响。     

捷联式光学导引头的稳定、跟踪原理与系统仿真

为研究捷联式光学导引头在系统中的应用,建立了该类导引头的数学模型。应用力学与空间飞行原理,针对捷联式俯仰、方位双框架光学导引头特点,研究其稳定和跟踪工作原理。进行了空间视线的坐标描述与变换,建立了载体扰动下导引头光轴稳定条件和导航解算算法。在此基础上,根据气动弹性振动一阶振型,并结合导引头模型进行系统飞行仿真分析。结果表明：采用远程稳定捷联式导引头方案,在有、无气动弹性干扰下的视线角偏差分别为0．5°和0．005°,气动弹性的干扰使跟踪图像出现了抖动,导引头易丢失目标而无法实现跟踪功能;在一定视场条件下,通过对视线角速率的提取与低通滤波处理,有、无气动弹性干扰下输出的制导信号波动基本相同,末制导CEP约为1m。模型全面体现了捷联式导引头的稳定、跟踪原理以及噪声和干扰对其工作过程的影响。