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微小流量旋转直驱伺服阀传控特性分析与优化

同济大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 805-814页

作者：陆亮徐寅鹏李梦如张小洁凌扬洋李鸿向同济大学机械与能源工程学院上海201804 流体动力与机电系统国家重点实验室浙江杭州310007 江苏金陵智造研究院有限公司江苏南京210006

针对无人机、战术弹、支线民航等小型飞行器航空发动机燃油计量系统与推力矢量系统微小流量的伺服控制需求,就旋转直驱伺服阀偏心球副传动接口与非全周节流阀口等关键结构进行了尺寸约束设计分析,并就节流阀口宽度、球副偏心距以及驱动... 详细信息

针对无人机、战术弹、支线民航等小型飞行器航空发动机燃油计量系统与推力矢量系统微小流量的伺服控制需求,就旋转直驱伺服阀偏心球副传动接口与非全周节流阀口等关键结构进行了尺寸约束设计分析,并就节流阀口宽度、球副偏心距以及驱动电机转动惯量等重要参数进行了优化分析,给出了伺服阀结构设计的优化区间。在此基础上,研究提出了电机转角与电流双闭环控制方法,幅频响应实测结果与理论分析较为一致,200 Hz以上高频响应满足实际需求,且双闭环控制方法大幅降低了伺服阀响应超调并提升了稳定性。

关键词：旋转直驱伺服阀微小流量传动与控制建模分析设计优化

面向正向开发的民用飞机飞控系统功能设计方法

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上海交通大学学报 2023年第10期57卷 1305-1315页

作者：程帅李宸张逸伦汤超孟祥慧谢友柏上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 中国商飞上海飞机设计研究院上海201210

功能设计是复杂系统设计开发中极其重要的任务,需要依靠正向开发方法来保障功能设计的正确性和完整性.为此,以民用飞机的飞行控制系统(飞控系统)为例,提出面向正向开发的功能设计方法.首先,借助系统建模语言建立飞机级到系统级再到部件... 详细信息

功能设计是复杂系统设计开发中极其重要的任务,需要依靠正向开发方法来保障功能设计的正确性和完整性.为此,以民用飞机的飞行控制系统(飞控系统)为例,提出面向正向开发的功能设计方法.首先,借助系统建模语言建立飞机级到系统级再到部件级的功能需求关系模型;然后,按照SAE ARP4754A民用飞机系统开发指南中的安全性评估方法分析安全性需求,并结合功能需求构建飞控系统的功能知识集;最后,采用功能单元方块图和功能集成方块图对飞控系统进行功能建模.该方法对复杂系统的功能设计具有借鉴意义.

关键词：功能设计飞行控制系统功能需求功能模型

氢能源民用飞机技术路线与总体概念设计方法研究

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推进技术 2024年第3期45卷 53-59页

作者：张新榃于航彭俊毅朱文都张炯王曼杨志刚中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心北京102211

本文以实现民用飞机净零碳排放为目标,寻找可以在未来投入大规模应用的新能源动力形式。从能量密度、功率密度、减碳以及能源经济性等维度开展对比评估,结合通勤飞机、窄体干线、宽体客机等典型座级航程的各级别民机产品的能源动力系统... 详细信息

本文以实现民用飞机净零碳排放为目标,寻找可以在未来投入大规模应用的新能源动力形式。从能量密度、功率密度、减碳以及能源经济性等维度开展对比评估,结合通勤飞机、窄体干线、宽体客机等典型座级航程的各级别民机产品的能源动力系统的质量对比,本研究认为“氢能源+涡轮机”将是未来新能源民用飞机最具可行性的能源动力组合。建立了适用于氢能飞机的总体设计流程,针对窄体干线氢能客机开展总体设计,采用阻力分解方法估算气动效率,多种分类质量计算方法估算空重,经过设计迭代形成可行的氢能飞机总体参数和初步概念方案。分析结果表明,对于窄体干线级别民机,采用“氢能源+涡轮机”的动力架构使该级别飞机起飞质量比传统燃油飞机增加不到10%。考虑到未来10~20年氢能动力系统和机载氢燃料存储技术可预见的突破,氢能飞机是实现航空运输净零碳排放的非常具有潜力的解决方案。

关键词：净零碳排放氢能源储氢质量分数飞机总体设计能源动力架构

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基于四维混沌系统的改进AES图像加密算法

系统工程与电子技术 2023年第12期45卷 4040-4051页

作者：唐辰涂喜梅陆晓刚张琦张小贝上海大学通信与信息工程学院上海200444 上海飞机设计研究院上海201210

针对高级加密标准(advanced encryption standard,AES)用于图像加密安全性不高、密钥空间小等问题,提出一种基于四维混沌系统的改进AES图像加密算法。密钥由四维混沌系统得到,通过在Lorenz-Chen-Lu混沌中引入非线性项、反馈控制器等提... 详细信息

针对高级加密标准(advanced encryption standard,AES)用于图像加密安全性不高、密钥空间小等问题,提出一种基于四维混沌系统的改进AES图像加密算法。密钥由四维混沌系统得到,通过在Lorenz-Chen-Lu混沌中引入非线性项、反馈控制器等提升了混沌复杂度,经过动力学特性、稳定性分析,验证了其混沌特性。加密时,使用混沌Cubic-S盒和动态交叉变换的方法对传统AES进行了改进。同时,对密钥扩展函数进行了修改,使得每一轮密钥与上两轮密钥有关,并将混沌序列引入其中,提升了密钥的安全性。该算法的密钥空间达2476,密文图像信息熵为7.9977 bits,像素数变化率和统一平均变化强度分别为99.613%和33.473%,像素间相关性接近于0,加密速度为45.85 Mbits/s。仿真结果表明,密钥具有良好的敏感性,加密算法具有良好的安全性和鲁棒性,能实现快速加密和有效抵抗各类攻击。

关键词：图像加密混沌系统高级加密标准安全性分析

双转子转速协同规划的涡扇发动机加减速控制计划研究

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推进技术 2024年第4期45卷 233-242页

作者：强星煜周登极尉询楷王浩上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 北京航空工程技术研究中心北京100076

当前涡扇发动机加减速控制计划,不能规划双轴加速进程,导致加速末期推力波动。本文提出了分阶段的加速度控制计划,按边界约束划分加速进程,基于动态稳定法设计初始加速度计划,通过寻找系统参数的超调临界点,协同修正初始加速度计划,满... 详细信息

当前涡扇发动机加减速控制计划,不能规划双轴加速进程,导致加速末期推力波动。本文提出了分阶段的加速度控制计划,按边界约束划分加速进程,基于动态稳定法设计初始加速度计划,通过寻找系统参数的超调临界点,协同修正初始加速度计划,满足边界约束的同时保证双转子加速时间相同。在仿真验证环节,与基于定状态法的控制计划比较,本文方法可避免燃油振荡现象,推力超调量降低2.43%,推力稳定时间缩短1.045 s;与等转速增量的加速度控制计划比较,进一步改进了本文方法,推力响应时间缩短0.24 s,控制计划设计耗时为7.5781 s。综上,本文方法缩短了推力超调量和推力稳定时间,有望应用于发动机控制计划在线计算。

关键词：涡扇发动机分阶段控制计划加速进程划分动态稳定法超调临界点

民用大涵道比涡扇发动机核心机舱通风冷却试验

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航空动力学报 2023年第6期38卷 1350-1359页

作者：尹华莉单勇邓明刘昊崔玉超张靖周谭晓茗南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海201210

设计了全尺寸大涵道比涡扇发动机核心机舱通风换热试验系统,通过改变冷却气流流量、核心机机匣表面发热量以及核心机舱外壳保温层来研究舱内对流换热特性。试验结果表明:引气流量增加,各段核心机机匣的表面传热系数均随之增大;因前/后... 详细信息

设计了全尺寸大涵道比涡扇发动机核心机舱通风换热试验系统,通过改变冷却气流流量、核心机机匣表面发热量以及核心机舱外壳保温层来研究舱内对流换热特性。试验结果表明:引气流量增加,各段核心机机匣的表面传热系数均随之增大;因前/后舱间存在高阶法兰,前舱引气量增加对后舱机匣表面对流换热几乎没影响;引气流量达到单孔进气0.05 kg/s后,舱内空间温度的改善有限;空间上,前舱上部气流温度比下部高出10 K左右,后舱高出20 K左右;相同引气流量下,机匣表面发热量提高,各段机匣的表面传热系数略提高,差值约10 W/(m^(2)·K);保温层的存在导致核心机机匣通过辐射换热的方式向环境传递的热量减小,此时传热的方式主要依靠对流换热,因此表面传热系数相对提高,差值最大约60 W/(m^(2)·K)。采用最小二乘法获得各段核心机机匣表面传热经验公式,可为大涵道比涡扇发动机核心机舱通风冷却工程设计提供参考。

关键词：涡扇发动机核心机机舱通风冷却对流换热试验测试

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穿孔消声器构型对声学性能的影响研究

噪声与振动控制 2010年第6期30卷 189-191,194页

作者：孙新波唐宏刚刘林李传鹏上海飞机设计研究院动力燃油系统设计研究部上海200232

根据现阶段国外民用飞机APU排气消声器的一般构型,在Sullivan研究的一般穿孔消声器的性能的基础上,采用声学软件Virtual.Lab-FEM分析研究在其隔板也采用穿孔处理情况下穿孔消声器的声学特性,并与传统的穿孔消声器进行对比分析。研究成... 详细信息

根据现阶段国外民用飞机APU排气消声器的一般构型,在Sullivan研究的一般穿孔消声器的性能的基础上,采用声学软件Virtual.Lab-FEM分析研究在其隔板也采用穿孔处理情况下穿孔消声器的声学特性,并与传统的穿孔消声器进行对比分析。研究成果表明,隔板采用穿孔处理将使消声器在低频的消声性能有所改善.该分析结果对未来APU排气消声器设计具有指导意义。

关键词：声学 APU排气消声器构型 Sullivan模型隔板穿孔 Virtual.Lab-FEM

基于飞机油箱模型形状特征的油量测量切片步长选择方法研究

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航空学报 2008年第3期29卷 657-663页

作者：杨朋涛牛量蒋军昌中国一航第一飞机设计研究院动力燃油系统设计研究所陕西西安710089

在分析飞机数字式油量测量过程中目前广泛使用的切片法油量测量原理的基础上,针对现有的定步长切片法无法得到准确、可靠的燃油质量特性数据库的缺陷,结合对飞机油箱模型形状特征的分析,提出了基于飞机油箱模型形状特征的油量测量切片... 详细信息

在分析飞机数字式油量测量过程中目前广泛使用的切片法油量测量原理的基础上,针对现有的定步长切片法无法得到准确、可靠的燃油质量特性数据库的缺陷,结合对飞机油箱模型形状特征的分析,提出了基于飞机油箱模型形状特征的油量测量切片步长选择方法。此方法包括切片步长整体和局部选择两个过程,整体选择以实现相邻两切片平面所夹油箱模型体积近似相等为目的来确定切片步长,以体现油箱模型截面整体变化规律;局部选择以设计切片平面与截面突变平面重合或尽可能接近的方式,突出油箱截面的局部变化特征。实验结果表明:该切片步长选择方法较定步长方法能够建立更为合理、可靠的燃油质量特性数据库,从而提高了油量测量精度。

关键词：油量测量油箱模型形状特征切片法步长选择

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民用飞机弹性结构水上迫降试验载荷研究

航空学报 2014年第4期35卷 1012-1018页

作者：徐文岷李凯上海飞机设计研究院强度设计研究部上海201210

刚体模型和弹性体模型的载荷传递方式不同,为了研究刚体模型和弹性结构模型对飞机水上迫降载荷的影响,根据动力相似性原理设计制造了刚体模型,并根据强度相似性原理设计制造了弹性结构部件,通过气囊加载试验系统验证了弹性结构部件满足... 详细信息

刚体模型和弹性体模型的载荷传递方式不同,为了研究刚体模型和弹性结构模型对飞机水上迫降载荷的影响,根据动力相似性原理设计制造了刚体模型,并根据强度相似性原理设计制造了弹性结构部件,通过气囊加载试验系统验证了弹性结构部件满足强度相似设计要求。通过水上迫降模型试验测得加速度-时间历程曲线,使用傅里叶变换处理试验数据得到加速度峰值。根据刚体模型的试验数据分析,飞机以初始俯仰角12°、襟翼为着陆构型、较小的下沉速度和中重心状态入水时,飞机在水上迫降过程中受到的载荷较小。研究表明:带弹性结构模型和刚体模型所得到的飞机载荷有明显的不同,带弹性结构模型得到的垂向加速度峰值明显低于刚体模型。这种现象主要是由于机体着水底部弹性结构变形吸收了大量的能量。

关键词：水上迫降动力模型弗劳德数相似性弹性结构民用飞机