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面向系统工程的无人机自主定位系统研究

图学学报 2024年第2期45卷 363-368页

作者：卢元杰陈星伊苏大林孙唯中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035

系统工程是沟通各工程学科的桥梁,旨在设计和实现复杂系统时优化各个子系统以获得更好的系统行为能力,对无人机系统的设计研发具有重要的指导作用。在无人机系统的众多子系统当中,定位系统为无人机提供准确的位置信息,是后续实现导航和... 详细信息

系统工程是沟通各工程学科的桥梁,旨在设计和实现复杂系统时优化各个子系统以获得更好的系统行为能力,对无人机系统的设计研发具有重要的指导作用。在无人机系统的众多子系统当中,定位系统为无人机提供准确的位置信息,是后续实现导航和避障功能的基础。面向无人机系统工程,设计一种自主定位系统,包括多传感器系统建模、前端视觉惯性里程计、紧耦合后端优化算法和系统定位结果及环境地图输出4部分,实现在复杂环境下的无人机自主定位,并设计试验验证平台,验证定位系统精度和鲁棒性。实验结果表明,该无人机自主定位系统平均定位误差小于0.07m,满足无人机系统工程设计需求。

关键词：系统工程无人机惯性测量单元自主定位系统试验平台

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基于模型的虚实结合多机协同鉴定性试验技术

图学学报 2024年第2期45卷 369-373页

作者：王艳会卢元杰伊文卿于涛宛旭中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035

针对地面试验环境下多机协同鉴定性试验的多机联合运行、虚实结合的特点,提出一种基于模型的虚实结合多机协同鉴定性试验技术。采用虚实结合技术进行试验验证环境架构设计,由半物理飞机(机载设备、少量辅助仿真模型)、核心机飞机(机载... 详细信息

针对地面试验环境下多机协同鉴定性试验的多机联合运行、虚实结合的特点,提出一种基于模型的虚实结合多机协同鉴定性试验技术。采用虚实结合技术进行试验验证环境架构设计,由半物理飞机(机载设备、少量辅助仿真模型)、核心机飞机(机载系统计算机类设备、补充仿真模型)、数字飞机(任务系统模型、飞行仿真模型)作为验证对象,通过“模型在环”和“以实补虚”的方式,采用鉴定性试验采信流程,结合虚实接口适配技术,克服机载设备或机载系统的缺失或功能不完善影响全系统综合试验开展困难,解决传统的接口级仿真无法在时序、功能逻辑上满足全系统综合试验的需求等问题。实现全流程快速仿真迭代验证,提前发现系统涌现性,给出系统设计优劣的决策判据,支撑系统设计的快速迭代优化,缩减研制周期和成本。

关键词：虚实结合多机协同鉴定性试验模型在环仿真迭代

基于单目视觉的车辆屏显式封闭驾驶舱前视视野重现

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吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1435-1442页

作者：王海涛刘慧卓张学永韦健郭校源肖俊哲中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所人机综合研究中心沈阳110035 吉林大学通信工程学院长春130012

提出了一种基于单目视觉的车辆屏显式封闭驾驶舱前视视野重现方法。该方法通过准确的离线标定及在多线程并行框架下在线执行单目图像采集、前视图像处理和透视图像显示,可在显示屏上再现低失真度、高流畅度的前视画面。搭建了一套屏显... 详细信息

提出了一种基于单目视觉的车辆屏显式封闭驾驶舱前视视野重现方法。该方法通过准确的离线标定及在多线程并行框架下在线执行单目图像采集、前视图像处理和透视图像显示,可在显示屏上再现低失真度、高流畅度的前视画面。搭建了一套屏显式车辆封闭驾驶舱硬件系统,通过实验室和场地测试,从系统延时、前视视角、图像畸变、车辆高速直行、转弯、避障及驾车体验等方面验证了所提方法的有效性和高效性。该方法可为车辆封闭驾驶舱的后续改进提供良好的理论和实践基础。

关键词：信号与信息处理封闭驾驶舱视野重现单目视觉视角变换

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三翼面验证机纯电方案设计

航空学报 2024年第6期45卷 104-114页

作者：孔垂欢吴大卫谭兆光潘立军马茹冰司江涛中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海201210

随着碳排放政策日趋严格,航空绿色出行成为民机设计新目标之一,传统布局的民航客机气动效率、结构效率提升空间有限,很难实现大幅减阻,采用新布局结合新能源的设计方案,成为当下研究的热点。本文总结了翼身融合(BWB)、桁架支撑翼(TBW)... 详细信息

随着碳排放政策日趋严格,航空绿色出行成为民机设计新目标之一,传统布局的民航客机气动效率、结构效率提升空间有限,很难实现大幅减阻,采用新布局结合新能源的设计方案,成为当下研究的热点。本文总结了翼身融合(BWB)、桁架支撑翼(TBW)、三翼面(TSA)的新布局以及纯电为代表的新能源技术研究进展,基于“乘风2.0”200 kg级无人飞行验证机的布局特征,采用计算流体力学(CFD)和工程估算开展了三翼面布局气动特性分析和布局收益评估,分析了前翼与尾翼单独偏转和组合偏转力矩特性,前翼在大迎角具有较好的推杆改出和操纵能力;验证机完整的三翼面布局,相对于其取消前翼的布局,在4°迎角可获得约7%配平升力收益,考虑前翼方案带来的零阻、下洗、增重不利影响,仍可获得19.7count减阻收益,巡航升阻比提升3%;前翼+尾翼部件导致全机增重约0.3%;给出了分布式动力推进架构,该架构可减小90%不对称推力力矩;基于无人飞行验证机开展纯电动力架构和性能的飞行试验,得到了验证机45 m/s巡航所需功率约20 kW,巡航能耗为0.126 kW·h/km,35 m/s巡航所需功率8 kW,巡航能耗为0.065 kW·h/km;最大功率出现在起飞阶段为45 kW,是巡航功率的2倍,起飞能耗在飞行剖面占比约2%。

关键词：无人验证机新布局三翼面纯电飞机分布式电推进

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大型客机航电系统综合集成关键技术综述

航空学报 2024年第5期45卷 245-287页

作者：周贵荣徐见源马少博宗军耀沈金清朱海杰中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海201210

面对未来航空运输系统的需求,为了进一步提升大型客机安全性和空域运行效能,在系统综合控制、相关方信息共享、空地协同决策与管理、所需通导监视性能、基于航迹运行等方面对大型客机航电系统提出了新的需求,结合现代综合化航电系统的... 详细信息

面对未来航空运输系统的需求,为了进一步提升大型客机安全性和空域运行效能,在系统综合控制、相关方信息共享、空地协同决策与管理、所需通导监视性能、基于航迹运行等方面对大型客机航电系统提出了新的需求,结合现代综合化航电系统的技术发展特点,总结了先进的航电系统架构、主要的功能特征、安全性设计流程等方面的内容。根据国产大型客机综合化航电系统研制和集成工作的工程实践,结合国内相关院所的研究成果,分析了航电系统综合集成、驾驶舱显示与控制、综合模块化航电、飞行管理、无线电导航、综合监视、机载数据链、大气惯导与机载信息等领域的技术现状、发展趋势和关键技术。并对下一代大型客机航电系统的应用需求、技术特征、研究方向等方面进行了展望。

关键词：大型客机运行环境系统集成航电系统综合模块化航电

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高温合金基于二次K熵的疲劳扩展声发射特征

材料研究学报 2024年第7期38卷 490-498页

作者：景婷梁哲铭于洋沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110870 沈阳飞机设计研究所沈阳110035

用高灵敏声发射技术在线监测金属疲劳裂纹的扩展,研究了高温合金基于二次K熵的疲劳扩展声发射特征,提出二次K熵方法并将计算结果作为分析这种不确定性的新参数。研究结果表明,金属疲劳扩展过程中的声发射信号具有混沌特性,对其二次K熵... 详细信息

用高灵敏声发射技术在线监测金属疲劳裂纹的扩展,研究了高温合金基于二次K熵的疲劳扩展声发射特征,提出二次K熵方法并将计算结果作为分析这种不确定性的新参数。研究结果表明,金属疲劳扩展过程中的声发射信号具有混沌特性,对其二次K熵处理结果表明其趋势变化与疲劳裂纹扩展过程有更为清晰的对应关系,且能提前得到更为精确的疲劳断裂信息,提前率达到8%以上,为预测疲劳断裂提供了依据。

关键词：材料失效与保护疲劳裂纹扩展混沌特性声发射

铝锂合金薄板在国内航空领域的工程化应用与展望

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中国材料进展 2024年

作者：郑皓杨健寇飞行中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院

铝锂合金具有高的比强度、比刚度，及优良的耐损伤特性，在航空航天领域具有取代2×××和7×××铝合金的应用潜力，在飞机设计中获得高减重效益，使得铝锂合金在飞机选材中备受瞩目。本文介绍了国内制造的飞机及零部件所应用的各类铝... 详细信息

铝锂合金具有高的比强度、比刚度，及优良的耐损伤特性，在航空航天领域具有取代2×××和7×××铝合金的应用潜力，在飞机设计中获得高减重效益，使得铝锂合金在飞机选材中备受瞩目。本文介绍了国内制造的飞机及零部件所应用的各类铝锂合金薄板的研制历程、主要特点及应用部位，描述了铝锂合金薄板在国内主机厂的应用现状及当前应用存在的问题，尤其是制造工艺中的困难。从飞机选材角度出发，列举了国内外铝锂合金先进制造工艺的应用，展望了未来国内铝锂合金的研发思路及急需攻关的问题，为今后铝锂合金在航空领域的应用研发提供参考。

关键词：铝锂合金航空薄板应用工艺

板翅式换热器传递函数动态模型及参数确定方法

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北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 154-162页

作者：梁兴壮黄志远艾凤明袁振伟汪箭中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所沈阳110035

飞机综合环控/热管理系统迫切需要建立快捷高效的换热器动态仿真模型,以满足先进控制系统设计需求。基于此,针对板翅式换热器动态模型,提出一种包含2个延迟环节和4个一阶惯性环节的传递函数矩阵形式,并从换热器机理模型出发,利用拉普拉... 详细信息

飞机综合环控/热管理系统迫切需要建立快捷高效的换热器动态仿真模型,以满足先进控制系统设计需求。基于此,针对板翅式换热器动态模型,提出一种包含2个延迟环节和4个一阶惯性环节的传递函数矩阵形式,并从换热器机理模型出发,利用拉普拉斯变换推导模型中4个时间常数的计算公式,提出基于换热器效率的传热热阻计算关系式的辨识方法,解决了主要模型参数设置难题。以板翅式换热器为研究对象,在Simulink仿真平台搭建其传递函数动态模型,并与AMESim仿真平台搭建的机理模型进行对比分析,结果显示:2种模型所得空气和冷却水出口温度分别随入口温度和质量流量阶跃变化的动态响应曲线吻合很好,其中,4种工况空气和冷却水出口温度最大稳态偏差分别为0.034℃和0.029℃,当冷却水入口质量流量阶跃变化时,空气出口温度动态响应相对偏差最大,为9.27%,当空气入口质量流量阶跃变化时,冷却水出口温度动态响应相对偏差最大,为7.03%。

关键词：换热器动态模型传递函数矩阵时间常数传热热阻

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基于联邦图网络的转子系统故障诊断方法

航空学报 2024年第17期 207-220页

作者：李晖陈银超孙绍山梁兆鑫毛刚乔彬李永波中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所西北工业大学航空学院

转子系统运行环境恶劣、多源监测数据融合困难且易产生数据孤岛现象，对转子系统健康监测带来巨大挑战。本文提出了基于遗传进化构图的联邦图卷积神经网络（FGCN）转子系统故障诊断方法。首先，利用联邦学习和图神经网络，构建联邦图网... 详细信息

转子系统运行环境恶劣、多源监测数据融合困难且易产生数据孤岛现象，对转子系统健康监测带来巨大挑战。本文提出了基于遗传进化构图的联邦图卷积神经网络（FGCN）转子系统故障诊断方法。首先，利用联邦学习和图神经网络，构建联邦图网络框架，通过在每个本地客户端上进行局部模型训练，并通过联邦加权平均算法聚合这些局部模型得到全局模型，这种数据不动、模型动的方式，不仅实现了数据的本地化处理，还确保了模型参数的安全与隐私；此外，为了解决多源传感器数据融合自适应差的问题，提出了遗传进化构图方法，该方法通过模拟生物进化过程中的自然选择和遗传变异机制，在训练过程中自动调整图结构节点之间的连接关系和权重；极大地提高了多源传感器构图的自适应性和灵活性，进而提升故障诊断的准确性。最后，通过在转子故障实验台数据集上进行验证，实验结果表明，所提出的方法能够更充分利用多传感器监测数据，在客户端包含故障种类数量不同的诊断场景中达到了95%以上的故障诊断准确率。

关键词：图神经网络联邦学习故障诊断遗传进化构图隐私保护