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多无人机协同编队控制及试飞验证

航空学报 2024年第17期45卷 319-330页

作者：赵创新遆好建李照宏冯山杨述星唐鹏成都飞机工业(集团)有限责任公司成都610091

针对固定翼无人机(UAV)多机协同编队飞行控制与管理,提出适用于大规模编队组网的控制方法与状态管理框架。首先,给出了通用化的队形设计方法,利用最小编队单元可以组合设计任意队形,基于开放式的多机自组网架构,构建了“大队长-小队长-... 详细信息

针对固定翼无人机(UAV)多机协同编队飞行控制与管理,提出适用于大规模编队组网的控制方法与状态管理框架。首先,给出了通用化的队形设计方法,利用最小编队单元可以组合设计任意队形,基于开放式的多机自组网架构,构建了“大队长-小队长-僚机”三级动态组网体系。其次,建立起长机-僚机编队运动方程,针对僚机前向、横航向通道,提出了非线性编队保持控制律,理论证明了各通道对目标位置的收敛性。对于高度通道,以升降速率和高度信号为制导回路主控信号,给出了俯仰角动态调整目标值。针对多机编队解散问题,根据僚机与长机的相对位置关系,设计了滚转脱离策略,控制僚机有序解散,确保编队飞行安全。最后,基于某型缩比无人机开展了3机、4机与5机“人形”、“菱形”队形飞行试验,试验结果表明各无人机对目标位置、高度、航向及速度具有良好的跟踪性能,队形保持具有较强的鲁棒性能,多机协同飞行实现了从编队集结、保持、重构至编队解散、单机着陆全过程的控制与管理。

关键词：无人机动态组网编队控制编队保持非线性控制

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响应型润滑表面的智能调控研究进展

表面技术 2024年第10期53卷 92-109页

作者：张明瑞梁鑫罗星仲星屹华程罗长鹏成都飞机工业(集团)有限责任公司成都610091

智能润滑材料和表面具有随需应变和仿生功能的特点,是近年来润滑技术的一个研究重点。功能成分的触发和反馈行为赋予了智能材料可控的润滑能力,能对环境变化做出响应,进而可以实现摩擦界面润滑状态的主动调控,为智能设备的设计和运用提... 详细信息

智能润滑材料和表面具有随需应变和仿生功能的特点,是近年来润滑技术的一个研究重点。功能成分的触发和反馈行为赋予了智能材料可控的润滑能力,能对环境变化做出响应,进而可以实现摩擦界面润滑状态的主动调控,为智能设备的设计和运用提供新的研究思路。结合智能润滑的研究现状,对材料类型、构筑方式以及应用领域等研究进展进行介绍。根据材料能够响应的刺激类型把智能润滑表面分为9种类型,并分别总结了每种类型材料的设计理念、刺激响应机理以及性能特点。此外,从高分子复合材料、功能化润滑纳米添加剂和环境敏感水凝胶3个方面对智能润滑表面的摩擦学领域的应用情况以及未来可能发展的方向进行了讨论。未来研究方向包括但不限于以下几个方面:一是开发新型响应型润滑表面,例如基于自愈性润滑表面、电磁响应性润滑表面等;二是探索更加智能的响应机制,例如基于人工智能的自适应控制;三是进一步研究响应型润滑表面的机理,从微观和宏观层面深入探索响应机制;四是拓展响应型润滑表面的应用领域,例如在纳米技术、生物医学、机器人等领域的应用。

关键词：响应类型功能表面智能材料润滑调控

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雷电对机载导弹的间接效应仿真分析

强激光与粒子束 2024年第8期36卷 35-43页

作者：范光程袁飞马章磊雷御虎阳刚李科连江西洪都航空工业集团有限责任公司南昌330024

导弹作为军机的挂载,在雷电特殊环境中存在遭受雷击风险。为了提高机载导弹的雷电防护,根据标准SAE ARP5416的试验方法在CST中搭建仿真环境,对“军机挂载导弹”模型采用静电场仿真进行雷电附着1A区划分,并采用注入电流法仿真模型遭遇雷... 详细信息

导弹作为军机的挂载,在雷电特殊环境中存在遭受雷击风险。为了提高机载导弹的雷电防护,根据标准SAE ARP5416的试验方法在CST中搭建仿真环境,对“军机挂载导弹”模型采用静电场仿真进行雷电附着1A区划分,并采用注入电流法仿真模型遭遇雷击时的间接效应。仿真结果表明:导弹导引头固定后沿(金属部分)和尾翼翼尖易遭受雷电初始附着,当雷电附着于导弹导引头固定后沿时,雷达罩内的电磁场环境最为恶劣,并且碳纤维复合材料(CFRP)舱段内产生的强电场环境和线缆的高感应电压会损坏弹内设备,而CFRP镀铝可将舱段内电场强度和线缆感应电压降低2个数量级,有着良好的雷电电磁屏蔽效果。

关键词：雷电初始附着机载导弹 CST仿真雷电间接效应碳纤维复合材料

B950CF钢超窄间隙激光填丝焊接头疲劳性能

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焊接学报 2024年第9期45卷 94-102页

作者：张成竹王东晔华程刘岳张骞朱振新航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司成都610031

超窄间隙激光填丝焊(ultra-narrow gap laser welding,Ultra-NGLW)是一种先进的厚贝氏体钢焊接技术,具有热输入小,焊接接头低应力、变形小等优点.通过对不同“激光填丝-激光打底”比例的Ultra-NGLW接头高频拉-拉疲劳试验,绘制了10 mm厚... 详细信息

超窄间隙激光填丝焊(ultra-narrow gap laser welding,Ultra-NGLW)是一种先进的厚贝氏体钢焊接技术,具有热输入小,焊接接头低应力、变形小等优点.通过对不同“激光填丝-激光打底”比例的Ultra-NGLW接头高频拉-拉疲劳试验,绘制了10 mm厚不同填丝深度Ultra-NGLW接头S-N曲线,并通过对比分析接头的S-N曲线和疲劳断口特征,得到影响UltraNGLW接头疲劳性能的主要原因.试验结果表明,随着激光填丝深度的加深,接头的疲劳性能逐渐降低,填丝深度为0 mm时,接头疲劳强度为337.5 MPa,当填丝深度达到5 mm后,疲劳强度趋于稳定在270 MPa左右,Ultra-NGLW接头的疲劳源主要为焊缝粗晶区和熔合区的气孔、夹杂等焊接缺陷,在高频拉-拉疲劳循环载荷的作用下,粗晶区马氏体脆硬组织中形成较多裂纹,使其疲劳源裂纹快速扩展并连通脆硬组织中的裂纹直至接头失效.

关键词：超窄间隙激光填丝焊疲劳强度 S-N曲线疲劳断口贝氏体高强钢

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高空无人机电推进系统综合优化设计及验证

空天技术 2024年第1期2024卷 55-62页

作者：钟文义梁世哲张斌唐鹏刘可娜航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司

高效率、高可靠性推进系统设计是制约高空长航时无人机发展的重要因素。基于某型高空无人机总体设计要求，从综合效率最优角度对采用电动机-螺旋桨构成的全电推进系统进行了优化设计，并开展地面性能试验对系统动力特性、加减速响应特... 详细信息

高效率、高可靠性推进系统设计是制约高空长航时无人机发展的重要因素。基于某型高空无人机总体设计要求，从综合效率最优角度对采用电动机-螺旋桨构成的全电推进系统进行了优化设计，并开展地面性能试验对系统动力特性、加减速响应特性、扭矩保护等性能指标予以验证。同时，考虑来流速度、拉力需求、扭矩及功率限制，优化确定了不同飞行剖面的电机工作限制转速边界。试验结果显示，测试拉力与数值计算值吻合度高，系统总效率达到了65%以上，表明采用的综合优化方法在提高电推进系统效率及可靠性方面具有一定优势。

关键词：高空无人机电推进系统优化设计动力特性系统效率试验研究

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枪械火控系统发展趋势分析

兵工学报 2024年

作者：杨正久朱开钰王冲重庆建设工业(集团)有限责任公司

枪械火控系统已逐渐进入军事强国的装备序列，随着微电子、材料、电池等技术的发展，枪械火控系统已经能够满足实战需要。为探索未来枪械火控系统未来的发展方向，通过概括介绍目前主流枪械火控系统的特点及发展情况，结合目前枪械火控... 详细信息

枪械火控系统已逐渐进入军事强国的装备序列，随着微电子、材料、电池等技术的发展，枪械火控系统已经能够满足实战需要。为探索未来枪械火控系统未来的发展方向，通过概括介绍目前主流枪械火控系统的特点及发展情况，结合目前枪械火控系统已具备的能力及目前作战对枪械火控系统能力的需求，总结预测出枪械火控系统未来发展趋势与面临的挑战。枪械火控系统将向进一步提升模块化程度、进一步提升集成化程度、融入智能算法、进一步减轻系统质量等方向发展，同时也将面临系统续航能力、系统抗冲击、成本等方面的挑战。

关键词：枪械火控系统瞄具发展趋势

倾斜厚煤层动压巷道变形破坏规律及高预紧力锚杆锚索协同支护技术研究

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中国矿业 2024年第7期33卷 179-190页

作者：乔杰鹏霍州煤电集团有限责任公司山西临汾031400

针对庞庞塔煤矿倾斜煤层巷道局部收敛变形过大的问题,以5-1062巷为工程背景,通过理论分析和数值模拟,分析总结了巷道失稳机理和变形破坏的主要原因,探讨了围岩变形对动压的响应机制,揭示了高预紧力锚杆锚索协同支护技术对围岩变形的控... 详细信息

针对庞庞塔煤矿倾斜煤层巷道局部收敛变形过大的问题,以5-1062巷为工程背景,通过理论分析和数值模拟,分析总结了巷道失稳机理和变形破坏的主要原因,探讨了围岩变形对动压的响应机制,揭示了高预紧力锚杆锚索协同支护技术对围岩变形的控制机理,并针对原有支护方式不足提出以高预紧力锚杆锚索协同支护技术为核心的优化方案,结合现场条件进行了工业性试验。研究结果表明:护表面积小、预应力低、锚杆(索)支护不协同是5-1062巷支护效果不佳的主要原因;对于倾斜煤层巷道,垂直动压对两帮的影响大,水平动压对顶板的影响大,与水平动压相比,垂直动压是影响巷道收敛变形的主导因素;高预紧力锚杆锚索协同支护技术能给巷道浅部围岩施加均匀的高预应力,保证围岩处于较为稳定三向应力状态,有效提升围岩的稳定性。现场监测表明,采用支护优化方案后,巷道变形得到有效控制,无锚杆锚索破断现象,局部网兜现象得到抑制,现场支护效果良好,为类似工程地质条件下的煤矿巷道围岩变形控制提供参考。

关键词：倾斜煤层动压收敛变形协同支护现场监测

油田伴生气中CO_(2)和轻烃的纯膜分离新技术

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天然气工业 2024年第4期44卷 68-75页

作者：张春威刘瑛孙晓梁全胜王涛李鹤康宇龙陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院

在油田开发过程中,大量用于驱油并伴随原油采出的CO_(2)和轻烃(C_(2)~C_(5))被直接排放,不仅浪费资源,还污染环境,不符合CO_(2)驱油环保理念,回收CO_(2)和高附加值的轻烃势在必行。为此,通过分析某CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)示范区... 详细信息

在油田开发过程中,大量用于驱油并伴随原油采出的CO_(2)和轻烃(C_(2)~C_(5))被直接排放,不仅浪费资源,还污染环境,不符合CO_(2)驱油环保理念,回收CO_(2)和高附加值的轻烃势在必行。为此,通过分析某CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)示范区建成后伴生气组分的变化,优选聚乙烯胺膜、聚二甲基硅氧烷膜针对伴生气中的CO_(2)和轻烃开展室内分离试验,采用PROⅡ软件对伴生气分离整体流程进行了模拟仿真、开展了流程优化设计和装置试制,确定了膜技术分离油田伴生气中CO_(2)和轻烃的适用性,并开展了现场试验。研究结果表明:①随着CCUS示范区CO_(2)的注入,CO_(2)对地层中的轻烃组分具有一定的萃取作用,并导致其含量逐渐上升,需要回收被采出至地面的CO_(2)和高附加值的轻烃;②聚乙烯胺膜对CO_(2)具有强促进传递作用,CO_(2)浓度、温度、湿度为主要影响因素,CO_(2)两级分离率可达到96%;③聚二甲基硅氧烷膜对轻烃具有良好的选择性,碳值越高选择性越好,压力比、温度为主要影响因素,分离率最高可达70%;④聚乙烯胺和聚二甲基硅氧烷2种膜均具有优异的长期运行稳定性,印证了膜法分离CO_(2)和轻烃的能力;⑤试制膜分离撬装装置600 h现场试验装置运行稳定,分离效果和室内试验及数值模拟数据基本吻合。结论认为,采用纯膜法分离油田伴生气中的CO_(2)和轻烃投资低、能耗低,节能环保,具备长期应用的潜力。

关键词： CO_(2)驱油聚乙烯胺膜聚二甲基硅氧烷膜油田伴生气膜法分离 CO_(2)分离烃类分离

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正交三向织物增强铝基复合材料的高温拉伸力学行为与失效机理

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中国有色金属学报 2024年第8期34卷 2583-2601页

作者：邵徽凡蔡长春王振军刘其鹏王艳丽陈雷熊博文张守银南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 中航工业江西洪都航空工业集团有限责任公司南昌330096

针对真空压力浸渗制备的正交三向织物增强铝基复合材料,采用实验与数值模拟方法研究了高温(400℃)下的准静态拉伸力学响应及损伤演化与失效行为;根据纱线微观组织和织物结构分别建立了微观和细观尺度代表性单胞,基于组分材料的温度相关... 详细信息

针对真空压力浸渗制备的正交三向织物增强铝基复合材料,采用实验与数值模拟方法研究了高温(400℃)下的准静态拉伸力学响应及损伤演化与失效行为;根据纱线微观组织和织物结构分别建立了微观和细观尺度代表性单胞,基于组分材料的温度相关的性能参数构建微观单胞有限元模型,计算获得不同温度下纱线的横向和轴向力学性能,进而采用包含基体、纱线、界面的细观单胞有限元模型分析了复合材料热应力和高温拉伸力学行为。结果表明:室温下复合材料存在与织物结构相关的非均匀分布的残余应力,纳米压痕法测得的残余应力与模拟值基本一致,高温状态下残余应力得到释放并使基体和纱线分别处于压应力和拉应力状态;复合材料的高温拉伸模量、极限强度和断裂应变的实验均值分别为107.1 GPa、657.1 MPa和0.78%,均匀化计算的高温拉伸曲线与实验曲线总体上吻合。拉伸初期纱线交织处的基体和界面首先发生损伤,捆绑纱弯曲部位出现局部失效,但复合材料表现出线弹性力学行为。随着拉伸应变增大,捆绑纱和纬纱先后发生断裂,且二者与基体之间的界面出现脱黏现象,拉伸曲线开始表现出非线性特征。拉伸后期经纱失效区域的扩展使得拉伸切线模量明显下降,经纱的轴向断裂最终导致复合材料失去承载能力。数值模拟和断口分析表明,纬纱和捆绑纱因横向开裂而形成较平整的断裂面,经纱轴向断裂后拔出长度参差不齐,其断口存在纤维拔出及其周围基体撕裂破坏的微观特征。

关键词：正交三向织物铝基复合材料残余应力高温拉伸力学行为失效机理