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未来空战全域火力场研究

航空学报 2024年第5期45卷 288-305页

作者：谢岚风陈军焦璐李函之王鹏陈双航空工业成都飞机设计研究所成都610091 西北工业大学电子信息学院西安710072

分析了未来穿透性制空(PCA)空战的发展趋势和制胜关键,针对PCA全平台隐身和分布式杀伤两大显著特征,首先,基于“以目标为中心”和“以载机为中心”2种全向攻击火控模式的有机融合和优势互补,在贯穿导弹射前、射后,覆盖多机、多弹、多目... 详细信息

分析了未来穿透性制空(PCA)空战的发展趋势和制胜关键,针对PCA全平台隐身和分布式杀伤两大显著特征,首先,基于“以目标为中心”和“以载机为中心”2种全向攻击火控模式的有机融合和优势互补,在贯穿导弹射前、射后,覆盖多机、多弹、多目标的全时空域框架下,提出了从全局多层次视角反映协同空战多火力节点的动态和综合杀伤性能的穿透性制空全域火力场概念和设计原理,重新定义了基于截获概率及其全概率公式的空空导弹时变杀伤性能模型,并依此建立了单机火力场模型和双机火力场聚合模型;其次,通过引入场理论的“梯度、散度和旋度”3个度量指标,分别建立了火力场的空间分布、作用范围和偏转变化特性表征模型,并进行了相应的火力场仿真与特性分析;最后,初步探索了将全域火力场应用于全向攻击观察-判断-决策-行动(OODA)闭环的火控瞄准与操纵、单机隐身穿透掠袭式和双机编组协同攻击2种典型空战战术等场景的情况,证明了这一新质火控原理具备很好的技术优势和应用潜力。上述研究工作对于充分发挥新式武器装备性能,有效提高载机自由攻击和自由脱离能力,提升空战效能具有重要的作用;同时,可为将来空战分布式杀伤网的敏捷构建、杀伤链的动态组合和新型战术战法的分析等问题研究提供理论支撑和技术参考。

关键词：全域火力场穿透性制空全向攻击梯度散度旋度

基于反馈线性化的广义预测控制机械臂轨迹跟踪算法

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西北工业大学学报 2024年第2期42卷 368-376页

作者：史国庆程嘉毅张建东杨啟明吴勇武凡西北工业大学电子信息学院陕西西安710072 成都飞机设计研究所四川成都610041

分析了机械臂轨迹跟踪控制问题的特点,建立了二自由度机械臂动力学模型。为解决广义预测控制(generalized predictive control,GPC)算法难以适用于非线性系统的问题,在现有的GPC算法基础上,设计了基于反馈线性化的广义预测控制(feedback... 详细信息

分析了机械臂轨迹跟踪控制问题的特点,建立了二自由度机械臂动力学模型。为解决广义预测控制(generalized predictive control,GPC)算法难以适用于非线性系统的问题,在现有的GPC算法基础上,设计了基于反馈线性化的广义预测控制(feedback linearization-generalized predictive control,FL-GPC)算法框架,即底层为线性系统预测控制,非线性项使用预估值来进行代替,高层为迭代修正预估量,使用迭代计算的方式对非线性项进行预估。使用FL-GPC算法对二自由度机械臂的静态、动态轨迹跟踪任务进行了仿真。仿真结果表明,算法可以进行有效的机械臂轨迹跟踪控制。

关键词：轨迹跟踪非线性系统广义预测控制反馈线性化

典型钛合金壁板高温环境下振动疲劳分析与试验研究

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应用力学学报 2024年第1期41卷 36-41页

作者：梁元吕锦锋刘江华王斌王纯航空工业第一飞机设计研究院西安710089 中国飞机强度研究所西安710065

振动和高温一直是影响飞机结构安全的重要因素,受到振动载荷和高温环境联合作用的飞机结构更容易出现疲劳破坏。本研究中的典型钛合金壁板结构形式包括加筋壁板和蜂窝壁板,通过改变壁板厚度、加筋间距以及结构连接方式,使用分析和试验... 详细信息

振动和高温一直是影响飞机结构安全的重要因素,受到振动载荷和高温环境联合作用的飞机结构更容易出现疲劳破坏。本研究中的典型钛合金壁板结构形式包括加筋壁板和蜂窝壁板,通过改变壁板厚度、加筋间距以及结构连接方式,使用分析和试验的手段对壁板的振动特性、振动疲劳寿命及破坏部位开展规律性研究。研究发现,加筋壁板破坏部位出现在加筋或连接角片上,蜂窝壁板在8 h试验时间内未出现破坏,壁板厚度、加筋间距以及结构连接形式对壁板振动疲劳寿命影响较小。

关键词：钛合金壁板振动疲劳高温环境加筋壁板蜂窝

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战斗机进气道结构声疲劳设计方法

航空学报 2024年第14期45卷 258-269页

作者：牟彬杰蒋劲松杨堃付焕兵孟德虹金伟航空工业成都飞机设计研究所成都610091 中国飞机强度研究所西安710000 中国空气动力研究与发展中心绵阳621000

先进战斗机S型进气道的内流场分离使进气道薄壁结构承受严重的振动噪声载荷,对进气道蒙皮及支撑结构的声疲劳寿命影响极大,增加了战斗机的维护维修成本。因此,S型进气道结构抗声疲劳动强度设计是新一代先进战斗机的设计难点。针对战斗... 详细信息

先进战斗机S型进气道的内流场分离使进气道薄壁结构承受严重的振动噪声载荷,对进气道蒙皮及支撑结构的声疲劳寿命影响极大,增加了战斗机的维护维修成本。因此,S型进气道结构抗声疲劳动强度设计是新一代先进战斗机的设计难点。针对战斗机进气道结构声疲劳问题,从气动噪声预计、声振耦合动响应分析方法、进气道有限元快速建模方法以及结构声疲劳寿命预计等方向开展了系统的研究,建立了进气道抗声疲劳设计方法,并通过试验验证,分析结果与试验一致性良好,为战斗机进气道结构强度设计提供了有效的技术手段。

关键词： S型进气道声疲劳气动噪声预计声振耦合寿命预计

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航空发动机通用飞行台建设关键问题剖析

航空发动机 2024年

作者：高扬李密薛文鹏史永强史靠军中国飞行试验研究院发动机所中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所第一飞机设计研究院中航西安飞机工业集团股份有限公司

针对中国航空发动机通用飞行台在建造和使用中所关注的关键问题尚未清晰的现状，介绍了飞行台能力和建设意义，阐明了通用飞行台的概念和作用，梳理了国外典型发动机飞行台建设主要内容和工作方法，总结了国外发动机挂点方案选择、气动... 详细信息

针对中国航空发动机通用飞行台在建造和使用中所关注的关键问题尚未清晰的现状，介绍了飞行台能力和建设意义，阐明了通用飞行台的概念和作用，梳理了国外典型发动机飞行台建设主要内容和工作方法，总结了国外发动机挂点方案选择、气动仿真评估、引气、液压和电功率负载模拟系统总体结构、灭火、燃油和测试系统等方案，分析了通用飞行台在建造和使用过程中需特别关注的关键问题：试验对象与使用场景规划、需求制定与分解、详细设计与飞/发一体化协调和系统研制集成和验证、技术状态管理、人员资质要求、适航性评估等。根据国外发动机的建设内容和未来发动机试验需求，分析了通用飞行台的未来发展趋势，给出了中国发动机飞行台建设和使用过程需特别关注的关键问题和关键环节，可为中国未来发动机通用飞行台能力建设和使用维护提供参考。

关键词：通用飞行台飞行试验高空试验航空发动机

复合材料胶接用发泡胶的工艺验证与固化动力学

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宇航材料工艺 2024年第4期54卷 15-22页

作者：乔海涛梁滨李喜民陈舸张立国中国航发北京航空材料研究院北京100095 中航工业第一飞机设计研究院西安710089 西安飞机工业(集团)有限公司西安710089

通过动态差示扫描量热分析(DSC)研究了一种中温固化的发泡胶的固化工艺和固化动力学。为证实DSC峰值温度T_(p)与升温速率β的自然对数存在线性关系,在DSC测试中除采用β为5、10、15和20 K/min的升温速率组合外,还特意设定升温速率β为1... 详细信息

通过动态差示扫描量热分析(DSC)研究了一种中温固化的发泡胶的固化工艺和固化动力学。为证实DSC峰值温度T_(p)与升温速率β的自然对数存在线性关系,在DSC测试中除采用β为5、10、15和20 K/min的升温速率组合外,还特意设定升温速率β为1、2.718、7.389和20 K/min,则lnβ等于或近似为0、1、2、3以便于计算,由此可确定固化工艺参数并快速地估算活化能E_(a)。结合其他关于热固化、热分解甚至一些高分子材料结晶的文献数据,进一步证实了T_(p)与lnβ往往存在线性关系。利用上述线性关系所获得的特性温度参数T_(1)和ΔT值,可以解释活化能的大小并快速求解动力学数据。研究结果建立并证实了区别于Kissinger和Ozawa方法的另一种简易而且可靠的反应动力学求解方法,并用数学极限的方法进行推导给出了活化能的解析解。上述简易方法求解热致反应或结晶变化的动力学参数是合理有效的。

关键词：发泡胶固化工艺活化能 T_(p)-lnβ外推法极限法

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一种空中自主加油扰动建模与自适应控制方法

宇航学报 2024年第3期45卷 433-442页

作者：张冬王世鹏施明健王大勇朱家兴复旦大学航空航天系上海200433 沈阳飞机设计研究所沈阳110035 西北工业大学自动化学院西安710089

针对加/受油机近距对接阶段设计气动扰动建模与对接控制方法。首先建立了大气紊流、受油机绕流和加油机尾流等干扰的等效模型,用以描述空中加油阶段气流扰动对锥套的推离规律以及对受油机气流角与气动力矩的影响。然后面向近距对接控制... 详细信息

针对加/受油机近距对接阶段设计气动扰动建模与对接控制方法。首先建立了大气紊流、受油机绕流和加油机尾流等干扰的等效模型,用以描述空中加油阶段气流扰动对锥套的推离规律以及对受油机气流角与气动力矩的影响。然后面向近距对接控制任务,设计了基于超螺旋滑模观测器的自适应干扰抑制控制器,在基线动态逆控制律的基础上引入外环二阶滑模干扰观测器用以补偿姿态扰动,内环引入角速率观测器并构造自适应项以抑制长时干扰。最后,通过综合视景仿真系统验证了基于滑模观测器的自适应干扰抑制控制器能够实现气流扰动下受油探管对锥套中心的精准跟踪。

关键词：无人机空中自主加油气流扰动建模超螺旋滑模自适应干扰抑制

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面向战机大迎角机动过程的智能学习控制

自动化学报 2024年第4期50卷 719-730页

作者：于目航王霞杨林许斌西北工业大学自动化学院西安710072 山东大学控制科学与工程学院济南250061 成都飞机设计研究所成都610041

针对战机大迎角动力学呈现的强非线性、气动不确定和通道耦合特性,提出了一种基于智能学习的自适应机动跟踪控制方法.通过将通道耦合视为集总扰动的一部分,把模型分解为迎角子系统、侧滑角子系统和滚转角速率子系统.采用神经网络估计不... 详细信息

针对战机大迎角动力学呈现的强非线性、气动不确定和通道耦合特性,提出了一种基于智能学习的自适应机动跟踪控制方法.通过将通道耦合视为集总扰动的一部分,把模型分解为迎角子系统、侧滑角子系统和滚转角速率子系统.采用神经网络估计不确定,设计跟踪误差反馈与集总干扰估计前馈相结合的控制器获取期望操纵力矩,并基于串接链分配方法求解气动舵偏角和推力矢量偏角.对于神经网络权重更新,构建预测误差表征集总干扰的估计性能,结合跟踪误差设计复合学习更新律.基于李雅普诺夫方法证明了闭环系统的一致最终有界稳定性.针对眼镜蛇机动和赫伯斯特机动指令进行了仿真验证和抗干扰参数拉偏测试,结果表明所提方法具有较高的机动指令跟踪精度和鲁棒性能.

关键词：战机大迎角机动复合学习自适应控制控制分配

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基于伴随方法的无人机气动隐身优化设计

航空学报 2024年第17期45卷 126-138页

作者：黎明陈娇娇周海陈颖闻白俊强成都飞机设计研究所成都610091 西北工业大学航空学院西安710072

隐身无人机的外形设计需要兼顾气动、隐身性能,协调气动、隐身两学科的矛盾。为了进一步挖掘无人机的性能潜力,采用多学科优化设计方法对外形进行精细化设计。首先,建立了适用于均匀介质目标的雷达散射截面积(RCS)梯度求解的伴随方法,... 详细信息

隐身无人机的外形设计需要兼顾气动、隐身性能,协调气动、隐身两学科的矛盾。为了进一步挖掘无人机的性能潜力,采用多学科优化设计方法对外形进行精细化设计。首先,建立了适用于均匀介质目标的雷达散射截面积(RCS)梯度求解的伴随方法,将带有隐身材料的目标等效为均匀介质体进行分析,采用PMCHWT (Poggio-MillerChang-Harrington-Wu-Tsai)方程求解RCS。其次,结合雷诺平均Navier-Stokes方程求解器、自由曲面变形参数化方法、逆距离权重网格变形算法、序列二次规划算法和伴随方法,搭建了气动隐身多学科梯度优化设计系统。最后,对某无人机的外形进行气动隐身优化设计。结果显示,优化后外形的气动隐身性能均有提高,验证了本文方法的有效性。

关键词：伴随方法 PMCHWT 矩量法 RANS 多学科优化气动隐身