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Comprehensive sizing and optimization method for series-hybrid unmanned convertiplane

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Chinese Journal of Aeronautics 2021年第4期34卷 387-402页

作者： Gang CHEN Dongli MA yuhong jia Xinglu XIA Cheng HE School of Aeronautic Science and Engineering Beihang UniversityBeijing 100083China

This paper presents a novel sizing and optimization approach for the emerging serieshybrid unmanned convertiplane,which can be used to translate the top-level design requirements into the design parameters corresponding to the optimal power supply strategy and minimum total takeoff *** method comprehensively considers the design constraints in the rotor,fixedwing,and transition modes,and pays special attention to the characteristic response of Series Hybrid Electric System(S-HES)in complex application scenarios,especially the coupling of battery power,energy,and state-of-charge under high-power discharge conditions,the variation of fuel economy,and the adjustment of power supply *** proposed method,it's possible to rapidly explore the design space in the initial design stage and find out the optimal design results with high confidence.A case study was proposed to verify the *** results reveal the particularity of convertiplane in terms of power requirements,and prove the necessity to consider detailed S-HES characteristic responses during parameter *** optimal design parameters were obtained through the hybrid control parameter optimization,which verified the effectiveness of proposed *** errors and corresponding correction methods were also presented.

关键词： Aircraft optimal design Convertiplane Hybrid electric system Unmanned aerial vehicle Vertical takeoff and landing

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主起落架可控变速收放作动器设计与仿真

北京航空航天大学学报 2016年第1期42卷 112-119页

作者：黄辰贾玉红北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

传统的起落架收放液压系统在使用中缺乏可控性,按照起落架收起时飞机极限过载设计的起落架收放液压作动器在常见的小过载工况下可能产生较大的冲击。提出了一种用于主起落架的可控变速收放作动器的概念设计,使用双向比例节流阀根据过载... 详细信息

传统的起落架收放液压系统在使用中缺乏可控性,按照起落架收起时飞机极限过载设计的起落架收放液压作动器在常见的小过载工况下可能产生较大的冲击。提出了一种用于主起落架的可控变速收放作动器的概念设计,使用双向比例节流阀根据过载大小调节阻尼作用。结合起落架收放机构多体模型和收放作动器液压模型,对不同过载工况下主起落架收起的动力学过程进行了仿真分析。与常规设计相比,在一定的设计约束下降低了支柱终止速度、回油压力峰值和结构冲击。研究了变速收放作动器输入压力和进回油油路阻尼相对大小对仿真结果的影响。提出了一种改进的可控变速收放作动器设计,利用惯性力的作用进一步降低了起落架收起时的作动筒载荷峰值和冲击。

关键词：飞机起落架起落架收放机构液压作动器动力学仿真冲击

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弹性机体起落架的动态性能仿真分析

航空学报 2008年第1期29卷 75-79页

作者：廖丽涓贾玉红北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

通过建立弹性机体的等效模型,导出了系统的运动微分方程;并在ADAMS/Aircraft环境中建立了虚拟样机,仿真出具有弹性机体的飞机着陆时的动态响应。仿真结果显示出弹性机体能起到吸收和耗散能量的作用,吸收了缓冲器功量的6.5%,并可以适当... 详细信息

通过建立弹性机体的等效模型,导出了系统的运动微分方程;并在ADAMS/Aircraft环境中建立了虚拟样机,仿真出具有弹性机体的飞机着陆时的动态响应。仿真结果显示出弹性机体能起到吸收和耗散能量的作用,吸收了缓冲器功量的6.5%,并可以适当减轻着陆时的侧滑过载。对考虑弹性机体起落架系统进行了研究分析,得出机体的低阶弹性模态起到提高飞机起落架缓冲器效率的作用。该设计方法能够减小轮胎和缓冲器的受载,延长起落架寿命。此外,对传统起落架缓冲器设计准则进行了完善。

关键词：弹性机体起落架等效模型虚拟样机动态响应

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基于虚拟样机的飞机起落架着陆时的响应分析

北京航空航天大学学报 2008年第1期34卷 75-78页

作者：廖丽涓贾玉红北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

通过建立弹性机体二质量块等效模型,联立飞机侧滑着陆时的补充方程,推导出起落架系统着陆动力学方程.结合建立的数学模型,利用虚拟样机技术,在ADAMS/Air-craft环境中建立具有弹性机体的飞机整机模型,模拟飞机在一点侧滑着陆时起落架系... 详细信息

通过建立弹性机体二质量块等效模型,联立飞机侧滑着陆时的补充方程,推导出起落架系统着陆动力学方程.结合建立的数学模型,利用虚拟样机技术,在ADAMS/Air-craft环境中建立具有弹性机体的飞机整机模型,模拟飞机在一点侧滑着陆时起落架系统的动态响应.仿真结果表明在一点侧滑着陆工况下,弹性机体能够增大回复滚转力矩,减小轮胎侧滑,使着陆飞机快速达到对称着陆状态.弹性机体能够吸收、耗散着陆时的冲击能,改善减震器性能,提高乘坐舒适性,为减轻起落架系统重量和进一步改进起落架系统奠定了基础.

关键词：起落架弹性机体侧滑着陆虚拟样机动态响应

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管簧式起落架落震试验及分析

振动与冲击 2017年第8期36卷 218-223页

作者：贾玉红夏涛宋锐北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

为了获得管簧式起落架着陆性能的特点,设计了管簧式起落架落震试验,以获得相关的落震性能参数。同时设计了落震测试系统,并通过对起落架落震系统的测试,确定落震试验操作系统的可行性。通过改变管簧式起落架下落高度和投放质量以及机轮... 详细信息

为了获得管簧式起落架着陆性能的特点,设计了管簧式起落架落震试验,以获得相关的落震性能参数。同时设计了落震测试系统,并通过对起落架落震系统的测试,确定落震试验操作系统的可行性。通过改变管簧式起落架下落高度和投放质量以及机轮带转等参数,总结机轮所受的最大垂向力和起落架最大垂向位移的变化规律,得到管簧式起落架的相关落震性能参数,为起落架设计提供参考。

关键词：起落架落震试验着陆性能最大垂向力最大垂向位移

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基于磁流变缓冲器的飞机起落架模糊控制

北京航空航天大学学报 2007年第11期33卷 1264-1267页

作者：贾玉红武晓娟北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

根据流变力学的特点,并结合飞机起落架的实际工作情况,简化了起落架缓冲器的受力情况,建立了应用在起落架上的磁流变缓冲器模型.该缓冲器采用环形缝隙结构,无需改变截流面积便能达到改变阻尼的目的,具有结构简单、尺寸较小、易于控制等... 详细信息

根据流变力学的特点,并结合飞机起落架的实际工作情况,简化了起落架缓冲器的受力情况,建立了应用在起落架上的磁流变缓冲器模型.该缓冲器采用环形缝隙结构,无需改变截流面积便能达到改变阻尼的目的,具有结构简单、尺寸较小、易于控制等优点.建立并分析了起落架的系统动力学模型,在控制方法上采用了模糊控制,通过控制电流以控制由磁场产生的力.仿真结果显示在飞机着陆撞击时,本文采用的模糊控制实现了能量吸收和消散快的目的,同时也体现了磁流变缓冲器应用在起落架上的优势.

关键词：起落架磁流变缓冲器模糊控制

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飞机半主动起落架的自适应控制

振动与冲击 2006年第2期25卷 55-58,87页

作者：贾玉红王建军北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

结合最优控制和自校正控制理论,给出了半主动起落架的自适应控制策略。建立了起落架缓冲器半主动控制的数学模型,通过分析参数变化对系统性能的影响,进行了半主动控制器的设计。仿真结果有效地证明了用自校正LQG方法控制的半主动起落架... 详细信息

结合最优控制和自校正控制理论,给出了半主动起落架的自适应控制策略。建立了起落架缓冲器半主动控制的数学模型,通过分析参数变化对系统性能的影响,进行了半主动控制器的设计。仿真结果有效地证明了用自校正LQG方法控制的半主动起落架在改善飞机的滑行性能和操纵稳定性上有良好的效果。

关键词：起落架半主动控制参数辨识仿真

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基于能量法的缓冲器参数设计

振动与冲击 2005年第6期24卷 117-119页

作者：王明义贾玉红北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

通过建立起落架的运动模型及数学模型,在进行了全面的运动分析和受力分析的基础上,经过计算初步确定了缓冲器的性能参数,然后用能量法对缓冲器的参数进行了核验计算。最后通过摇臂式起落架参数的设计计算对计算过程进行了验证。

关键词：能量法摇臂式起落架缓冲器缓冲性能

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Herbst机动中的摇滚运动试验研究

北京航空航天大学学报 2023年第5期49卷 1083-1098页

作者：李乾王延奎贾玉红北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

为了研究新型战斗机布局在Herbst机动中的非指令摇滚运动问题,研制了模拟Herbst机动运动的风洞试验装置,发展了运动/流动同步测量技术;借助试验装置,研究了尖侧缘机身布局在Herbst机动中的摇滚运动形态,找到了摇滚运动产生的主要阶段,... 详细信息

为了研究新型战斗机布局在Herbst机动中的非指令摇滚运动问题,研制了模拟Herbst机动运动的风洞试验装置,发展了运动/流动同步测量技术;借助试验装置,研究了尖侧缘机身布局在Herbst机动中的摇滚运动形态,找到了摇滚运动产生的主要阶段,分析了运动参数对摇滚运动的影响规律。结果表明:Herbst机动中的摇滚运动主要来自于俯仰拉起阶段,圆锥运动阶段对摇滚运动基本没有影响;在俯仰拉起阶段,摇滚运动随拉起速度可分为准静态区、过渡区和类正弦区;在快速拉起的类正弦区,当拉起减缩频率为0.01时,拉起中的摇滚运动曲线在俯仰角50°之前基本重合,在俯仰角50°之后较为分散,在一定的俯仰角范围内,拉起减缩频率可作为尖侧缘机身布局拉起摇滚运动的无量纲参数。

关键词： Herbst机动机翼摇滚尖侧缘机身布局风洞试验拉起减缩频率