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垂直起降固定翼无人机混合动力系统参数匹配

航空工程进展 2024年第4期15卷 56-63页

作者：任旭东邓涛杜童董鑫居婷重庆交通大学航空学院重庆400074 绿色航空能源动力重庆市重点实验室重庆400074 重庆交通大学绿色航空技术研究院重庆400074

燃料电池无人机因其效率高、排放无污染、能量密度高等优点,成为绿色航空研究的热点。燃料电池混合动力系统参数匹配对无人机经济、环保和效率有重要影响。某垂直起降固定翼无人机采用燃料电池+锂离子电池混合动力系统,根据技术指标,对... 详细信息

燃料电池无人机因其效率高、排放无污染、能量密度高等优点,成为绿色航空研究的热点。燃料电池混合动力系统参数匹配对无人机经济、环保和效率有重要影响。某垂直起降固定翼无人机采用燃料电池+锂离子电池混合动力系统,根据技术指标,对该无人机动力系统各部件进行选型。首先设计燃料电池混合动力系统拓扑结构,对混合动力系统中燃料电池、锂电池、无刷直流电机、螺旋桨、单向DC/DC变换器进行参数匹配;然后根据任务剖面创建负载功率,最后运用有限状态机能量管理控制策略,对混合动力系统进行MATLAB/Simulink仿真分析。结果表明:所设计的燃料电池混合动力系统能很好地满足飞行负载需求和飞行过程中的工况变化,实现了零排放飞行。

关键词：垂直起降固定翼无人机混合动力系统参数匹配能量管理

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基于飞机状态的备件动态规划技术

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 276-285页

作者：康子旭周栋李会欣郭子玥陈承璋宋子骋北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191 虚拟现实技术与系统国家重点实验室北京100191 可靠性与环境工程技术国防科技重点实验室北京100191 河北航空有限公司石家庄050802

伴随民航业的竞争日趋激烈,航空公司迫切需要控制成本以提升效益。民机备件既是直接影响飞行安全的关键因素,备件成本又在航空公司可控成本中占比最高。因此,在保证飞行安全的前提下做好备件规划,对航空公司有至关重要的意义。根据民机... 详细信息

伴随民航业的竞争日趋激烈,航空公司迫切需要控制成本以提升效益。民机备件既是直接影响飞行安全的关键因素,备件成本又在航空公司可控成本中占比最高。因此,在保证飞行安全的前提下做好备件规划,对航空公司有至关重要的意义。根据民机备件的安全级别、故障修复时限等对备件分级设置保障率水平,采用符合备件故障特性的马尔可夫生灭过程,建立满足给定保障率水平的备件量计算模型,并在此基础上建立以保障成本最低为目标函数,满足保障率水平为约束函数的备件量动态规划模型。基于飞机状态分析历史故障数据、季节性、日利用率、机队规模对备件保障的影响,在所建模型中将故障率季节性差异、日利用率和飞机停场损失淡旺季差异进行评估以减小计算结果与实际需求的偏差。以H航空公司ERJ-190机型显示组件为例,对所建模型进行应用验证,计算结果与H航空公司运营实际相吻合,证明所建模型可为航空公司备件规划提供技术方法支持。

关键词：备件飞机状态马尔可夫生灭过程经济性动态规划

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孔隙特性对铝基非晶合金涂层腐蚀行为的影响

材料工程 2024年第7期52卷 173-181页

作者：邱实吕威闫王琦王晓明韩国峰杨柏俊中国特种飞行器研究所结构腐蚀防护与控制航空科技重点实验室湖北荆门448035 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072

采用超音速火焰喷涂(HVAF)技术制备1.36%高孔隙率(high porosity,HP)和0.86%低孔隙率(low porosity,LP)两种铝基非晶合金涂层,研究孔隙率对铝基非晶合金涂层腐蚀行为的影响。通过扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)并结合3D高分辨X... 详细信息

采用超音速火焰喷涂(HVAF)技术制备1.36%高孔隙率(high porosity,HP)和0.86%低孔隙率(low porosity,LP)两种铝基非晶合金涂层,研究孔隙率对铝基非晶合金涂层腐蚀行为的影响。通过扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)并结合3D高分辨X射线衍射形貌(3D XRT)分析涂层孔隙率以及微观组织结构,利用电化学测试系统和接触角测量仪研究涂层的腐蚀行为,采用X射线光电子谱(XPS)分析两种涂层钝化膜成分。结果表明:LP涂层的自腐蚀电流密度(I_(corr))为3.0×10^(-6)A/cm^(2),点蚀电位(Epit)为-0.40 V,而HP涂层的I_(corr)为6.0×10^(-6)A/cm^(2),Epit为-0.47 V,LP涂层具有更好的耐局部点蚀能力;LP涂层的电荷转移电阻(Rct)约为HP涂层的2倍;LP涂层具有更大的接触角,疏水性更好;LP涂层形成的钝化膜中RE_(2)O_(3)的含量大于HP涂层,进一步说明LP涂层具有更优异的耐蚀性。

关键词：非晶涂层阻抗谱腐蚀润湿疏水性

面向飞行试验认知不确定性的气动数据融合方法

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空气动力学学报 2024年

作者：仇静轩司海青高昕睿曹九发吴晓军赵炜张培红南京航空航天大学通用航空与飞行学院中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所

在飞机设计领域中，不同的气动数据获取手段各有利弊，仅靠单一手段难以精确预测飞机的气动特性。因此，在实际工程应用中通常需要融合多种来源的数据，以获得更为准确和全面的气动特性描述。针对这一需求，以典型喷气式飞机为例，采用... 详细信息

在飞机设计领域中，不同的气动数据获取手段各有利弊，仅靠单一手段难以精确预测飞机的气动特性。因此，在实际工程应用中通常需要融合多种来源的数据，以获得更为准确和全面的气动特性描述。针对这一需求，以典型喷气式飞机为例，采用真实飞行数据、模拟飞行数据以及计算流体力学（CFD）仿真数据，结合深度神经网络，提出了一种认知不确定性的气动数据双层深度证据融合算法。该算法通过引入两种标准的置信分配方法，并将深度神经网络的输出与变分狄利克雷分布参数相结合，来表达和量化模型融合过程中的认知不确定性。利用Dempster-Shafer理论，该算法能够有效地融合不同来源的数据及其不确定性。研究结果表明，该算法有效地融合了多源气动数据，所得结果不仅更加符合物理规律，而且提供了更高精度和更全面的气动数据，相比于单一数据源具有明显优势。

关键词：双层深度证据融合多源气动数据认知不确定性飞行试验 CFD仿真

基于环量控制的虚拟舵面飞行器概念与设计综述

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航空学报 2024年第6期45卷 48-73页

作者：张艳华张登成周章文雷玉昌李林空军工程大学航空工程学院西安710038 中国人民解放军95034部队百色542899 中国人民解放军93318部队铁岭112300

利用环量控制替代机械舵面,构建的虚拟舵面飞行器在短距起降、高隐身、久航远航和机动飞行等方面具有性能优势,对未来无舵面飞翼布局飞行器的研究具有重要意义。本文通过梳理国内外环量控制技术的发展历程,明确了虚拟舵面飞行控制的发... 详细信息

利用环量控制替代机械舵面,构建的虚拟舵面飞行器在短距起降、高隐身、久航远航和机动飞行等方面具有性能优势,对未来无舵面飞翼布局飞行器的研究具有重要意义。本文通过梳理国内外环量控制技术的发展历程,明确了虚拟舵面飞行控制的发展趋势;介绍GACC翼型不同动量系数、迎角的升力特性以及单射流、双射流的气动特性,阐述了环量控制提高升力、形成虚拟舵面实现飞行控制的作用原理;基于SACOON平台在滚转、俯仰和偏航不同方向的力矩特性,验证了虚拟舵面优于机械舵面的控制效果;从环量控制翼型、气动布局、射流作动系统与射流飞控系统4个主要方面提出虚拟舵面飞行器的概念和设计思路;重点关注引气系统、舵面高效性、一体化设计、安全适应性等方面存在的问题和解决思路,推动虚拟舵面飞行器的工程应用。综述内容为环量控制技术应用于未来无舵面飞行器提供了一定的理论参考。

关键词：环量控制虚拟舵面飞行器设计升力射流动量系数

A320与ARJ21机型复飞阶段指引跟随飞行特点分析

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航空工程进展 2024年

作者：周鑫王奇王东孙宏刘黎力云南祥鹏航空有限责任公司飞行部中国民用航空飞行学院模拟机训练中心中国民用航空飞行学院民航飞行技术与飞行安全科研基地

飞行指引作为现代航空运输飞机自动飞行控制系统的重要功能，为自动驾驶/飞行员提供飞行姿态操纵指令。目前对于指引跟随飞行特点的研究较少，选取A320与ARJ21机型，分别对其复飞模式下的指引跟随特点进行分析。结果表明：A320机型复飞... 详细信息

飞行指引作为现代航空运输飞机自动飞行控制系统的重要功能，为自动驾驶/飞行员提供飞行姿态操纵指令。目前对于指引跟随飞行特点的研究较少，选取A320与ARJ21机型，分别对其复飞模式下的指引跟随特点进行分析。结果表明：A320机型复飞阶段俯仰指引是首先调整俯仰以快速达到正爬升率，随后由速度基准系统在保持最低爬升率前提下追踪目标速度原则给出俯仰角指令；ARJ21机型则分三个阶段给出复飞俯仰角指令，分别为初始固定俯仰角控制、基于目标航迹角的俯仰控制和基于目标速度的俯仰控制。通过曲线相似性对QAR数据分析，发现ARJ21机型的复飞指引模式跟随效果更好。

关键词：飞行指引复飞阶段手动飞行操纵品质 A320机型 ARJ21机型弗雷歇距离

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基于模糊控制的惰化反应器温度控制

海军航空大学学报 2024年第4期39卷 507-514页

作者：郭晨阳付子祺胡万俊柴婷范菊莉航空工业上海民用航空机电系统有限公司燃油系统部上海200241 南京航空航天大学航空学院飞行器环境与生命保障工信部重点实验室江苏南京210016 四川泛华航空仪表电器有限公司质量管理部四川成都610599

为了抑制飞机耗氧型燃油惰化系统整体式反应器内飞温现象的发生,为提升工作效率,延长使用寿命,利用Modelica语言对整体式反应器建立双温度模型,开展动态仿真,并设计了逆流式冷却措施。根据反应器温度特性,制定了相对应的控制策略,建立... 详细信息

为了抑制飞机耗氧型燃油惰化系统整体式反应器内飞温现象的发生,为提升工作效率,延长使用寿命,利用Modelica语言对整体式反应器建立双温度模型,开展动态仿真,并设计了逆流式冷却措施。根据反应器温度特性,制定了相对应的控制策略,建立模糊控制器,研究了不同工况下模糊控制器在逆流式反应器温度控制上的工作特性,以及冷却管道排布对反应通道工作效率的影响。研究结果表明:模糊控制对逆流式反应器温度控制稳定性较好,有效抑制了反应器尾部的飞温现象;相比无温控管道,单侧和双侧存在温控管道时,单根反应通道的平均反应速率分别提升了1倍和10倍,添加温度控制后,反应器整体燃油蒸气转化率从10%提升至99%。隶属函数方差σ^(2)对控制效果有明显的影响,方差σ^(2)越大,控制精度越低,响应速度越快,要根据不同进口状态选取合适的σ^(2),以获得最佳控制性能。

关键词：模糊控制惰化系统燃油系统惰化反应器温度控制

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两种直升机多舱油箱惰化系统代偿损失比较

海军航空大学学报 2024年第2期39卷 266-274页

作者：王俊杰范菊莉郭晨阳刘宇萌段伟杰冯诗愚南京航空航天大学航空学院飞行器环境与生命保障工信部重点实验室江苏南京210016 中航工业集团有限公司直升机设计研究所天津333001

针对某型直升机多舱油箱,设计了冷却空气控温和燃油热沉控温的2种多舱油箱惰化系统。基于AMESim平台搭建了这2种系统模型,研究了这2种系统的控温效果和各舱油箱参数变化规律,并且引入代偿损失指标对这2种系统性能进行评估。仿真结果表... 详细信息

针对某型直升机多舱油箱,设计了冷却空气控温和燃油热沉控温的2种多舱油箱惰化系统。基于AMESim平台搭建了这2种系统模型,研究了这2种系统的控温效果和各舱油箱参数变化规律,并且引入代偿损失指标对这2种系统性能进行评估。仿真结果表明:2种惰化系统均能控制膜前温度维持在90℃;燃油热沉控温的多舱油箱惰化系统在整个飞行过程中,各舱油箱中最高燃油温度小于32℃,没有超过许用限制;对于直升机而言,由于油箱相比大型客机而言体积较小,通过计算可得,冷却空气控温的多舱油箱惰化系统的燃油代偿损失小于燃油热沉控温的多舱油箱惰化系统的燃油代偿损失。仿真结果为多舱油箱惰化系统的设计和优化提供了参考依据。

关键词：中空纤维膜惰化多舱油箱液体冷却系统 AMESim仿真燃油代偿损失

有向切换拓扑条件下针对机动目标的分布式协同制导方法

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现代防御技术 2024年第2期52卷 104-114页

作者：董晓飞郝明瑞任章北京机电工程研究所北京100074 复杂系统控制与智能协同全国重点实验室北京100074 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083

针对多飞行器对机动目标的协同制导问题,在视线坐标系下建立飞行器-目标相对运动模型,在此基础上将协同制导问题分为视线角协同以及命中时间协同2个子问题。基于扩张状态观测器分别在视线方向以及视线法向设计了分布式协同制导律。通过... 详细信息

针对多飞行器对机动目标的协同制导问题,在视线坐标系下建立飞行器-目标相对运动模型,在此基础上将协同制导问题分为视线角协同以及命中时间协同2个子问题。基于扩张状态观测器分别在视线方向以及视线法向设计了分布式协同制导律。通过一致性分析证明了所设计的制导律在有向切换拓扑条件下的收敛性,并通过数值仿真的方式进一步验证了制导律的有效性。

关键词：机动目标分布式协同制导扩张状态观测器一致性多飞行器