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结合机器学习的无人机自主对接过程的目标识别定位

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电讯技术 2024年第9期64卷 1379-1385页

作者：姚垚李军府胡志勇艾俊强航空工业第一飞机设计研究院西安710089

针对无人机空中自主对接时,软式锥套受尾流场和牵引力强位置约束、锥套传递力等因素导致拖曳锥套运动复杂而存在扰动、鞭打等干扰的问题,提出一种基于机器视觉的单目视觉自主实时识别与定位方法,通过特征提取与分类器分类进行目标检测... 详细信息

针对无人机空中自主对接时,软式锥套受尾流场和牵引力强位置约束、锥套传递力等因素导致拖曳锥套运动复杂而存在扰动、鞭打等干扰的问题,提出一种基于机器视觉的单目视觉自主实时识别与定位方法,通过特征提取与分类器分类进行目标检测与识别,分阶段对无人机和靶标关键点进行实时相对位置测量。在机载探测与计算平台实验进行系统应用验证,完成了机动锥套自主对接地面实验,结果表明目标检测精度可达90%,平均响应帧率可达41.322 Hz,定位误差可达厘米量级,证明了所提的软式机动锥套空中自主对接方法的有效性。

关键词：无人机自主对接目标识别机器学习

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空心玻璃微珠改性对喷涂型环氧涂层性能影响

表面技术 2024年第16期53卷 129-138页

作者：邓龙贺辉张立国关振威王智勇中国航发北京航空材料研究院北京100095 航空工业第一飞机设计研究院西安710089

目的通过表面改性提升空心玻璃微珠(HGM)在喷涂型环氧涂层中的分散性并提升涂层性能。方法应用KH560作为桥联单元,链接NaOH刻蚀后HGM表面的羟基与CTPB的端羧基,制备HGM-CTPB。应用SEM、FTIR、TGA和UV对过程中各表面改性HGM的表面形貌、... 详细信息

目的通过表面改性提升空心玻璃微珠(HGM)在喷涂型环氧涂层中的分散性并提升涂层性能。方法应用KH560作为桥联单元,链接NaOH刻蚀后HGM表面的羟基与CTPB的端羧基,制备HGM-CTPB。应用SEM、FTIR、TGA和UV对过程中各表面改性HGM的表面形貌、接枝基团及在环氧涂层中的分散性进行分析,并将HGM-CTPB作为低密度填料加入环氧涂层中,研究其添加量对涂层的附着力、柔韧性、耐冲击性、表面粗糙度以及耐腐蚀性能的影响。结果CTPB可通过KH560成功桥接在NaOH刻蚀过的HGM表面,所制备的HGM-CTPB相较于HGM本身、NaOH刻蚀HGM以及KH560接枝改性的HGM可在环氧涂层中实现更为均匀的分散,同时CTPB基团可与树脂分子反应将HGM牢固锚定。将HGM-CTPB作为填料,其添加量与环氧树脂质量比为0.08和0.16时,所制备的环氧涂层性能较优。面密度较纯环氧涂层分别降低5.6%和11.3%;涂层附着力分别提高0.97、2.14MPa,达到15.57、16.74MPa,依据国标方法,涂层可耐50cm·kg的正、反向冲击,柔韧性达到1 mm;在60℃,浓度为5%(质量分数)的热盐水中浸泡144 h后,低频阻抗可以保持在10^(8)Ω以上,较纯环氧涂层提升2个数量级。结论CTPB的成功接枝可以使HGM在环氧涂层中实现最优的分散性,并与树脂基体实现良好结合;适量添加HGM-CTPB,可显著降低环氧涂层面密度,提升附着力和耐腐蚀性。

关键词：空心玻璃微珠环氧涂层填料改性端羧基聚丁二烯低密度附着力防腐蚀性能

飞翼布局飞机颤振主动抑制的多输入/多输出控制律设计

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：冯宇轩霍应元李俊杰航空工业第一飞机设计研究院强度设计研究所

提出了一种基于鲁棒控制理论的飞翼布局飞机体自由度颤振主动抑制控制律设计方法。该控制律设计方法将受控对象所受干扰及建模过程中存在的不确定参数统一视为 “未知扰动”，通过分析其输入/输出关系对其进行状态估计，最后综合给出反... 详细信息

提出了一种基于鲁棒控制理论的飞翼布局飞机体自由度颤振主动抑制控制律设计方法。该控制律设计方法将受控对象所受干扰及建模过程中存在的不确定参数统一视为 “未知扰动”，通过分析其输入/输出关系对其进行状态估计，最后综合给出反馈控制律。为了验证本文所提出的控制律对于颤振抑制的效果，以一飞翼布局无人机标模为分析对象，分别以机身内侧两副翼舵面作为控制输入，飞机刚体俯仰速度和翼尖运动速度为反馈信号来设计控制器。对闭环系统V-g曲线、闭环时域状态方程等进行了数值仿真，结果表明该控制律设计方法能有效提高飞机颤振临界速度。

关键词：气动弹性飞翼布局飞机颤振主动抑制体自由度颤振 MIMO输出反馈控制器

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基于前馈模型预测控制的阵风减缓技术研究

飞行力学 2024年

作者：刘岳锋段卓毅武虎子齐万涛刘桓宇航空工业第一飞机设计研究院

采用激光雷达探测飞机前方阵风速度，并以此作为前馈信号设计综合前馈阵风信号和反馈过载信号的模型预测控制阵风减缓系统，能够充分利用激光雷达测量的阵风速度信号，使控制系统在阵风作用飞机前给出最优控制指令，从而提高阵风减缓性... 详细信息

采用激光雷达探测飞机前方阵风速度，并以此作为前馈信号设计综合前馈阵风信号和反馈过载信号的模型预测控制阵风减缓系统，能够充分利用激光雷达测量的阵风速度信号，使控制系统在阵风作用飞机前给出最优控制指令，从而提高阵风减缓性能。建立了刚弹耦合的飞机阵风响应动力学模型，设计基于激光雷达和模型预测控制算法的阵风减缓控制系统，并以某型民用飞机为对象开展仿真研究。结果表明，利用激光雷达探测的阵风速度作为模型预测控制的前馈信号能够提高阵风减缓效果，且探测距离越远，阵风减缓率越高，但减缓率增加幅度会下降。

关键词：激光雷达阵风减缓刚弹耦合模型预测控制

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飞行器格栅结构电磁特性分析

电讯技术 2024年第3期64卷 458-464页

作者：王一珺艾俊强崔力张维仁航空工业第一飞机设计研究院西安710089

飞行器格栅结构能够阻碍电磁波入射到腔体结构形成强的后向散射。为研究菱形栅孔的电磁屏蔽规律,采用波导传输理论和Floquet定理分析了均匀格栅的电磁屏蔽原理。针对孔径边长、线宽和两边夹角等5组几何参数,建立变参数模型并计算了传输... 详细信息

飞行器格栅结构能够阻碍电磁波入射到腔体结构形成强的后向散射。为研究菱形栅孔的电磁屏蔽规律,采用波导传输理论和Floquet定理分析了均匀格栅的电磁屏蔽原理。针对孔径边长、线宽和两边夹角等5组几何参数,建立变参数模型并计算了传输参数S 21和可屏蔽带宽占比。仿真结果表明,孔径边长和格栅深度对屏蔽效能影响较大;随着两边夹角增加,TE和TM极化的屏蔽效能呈现相反的增减趋势。最后,选取屏蔽效能较优的栅孔,构建了加装格栅的进气腔体模型,计算了掠入射状态下的散射特性,结果表明,在水平极化和垂直极化下,格栅均能有效屏蔽腔体散射。

关键词：飞行器格栅雷达散射截面(RCS) 电磁屏蔽电磁特性分析

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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基于流体单位质量力的飞机燃油测量算法

北京航空航天大学学报 2024年

作者：王晓阳任恒英饶波航空工业第一飞机设计研究院机电系统设计研究所

为准确测量飞机油箱内的燃油体积，提出了基于流体单位质量力的飞机燃油测量算法（AFUMF）。在机体坐标系下基于三轴加速度计信号等效流体单位质量力直接确定油面单位法向量，将燃油箱内油量测量传感器测量的油面高度转换为燃油面上的... 详细信息

为准确测量飞机油箱内的燃油体积，提出了基于流体单位质量力的飞机燃油测量算法（AFUMF）。在机体坐标系下基于三轴加速度计信号等效流体单位质量力直接确定油面单位法向量，将燃油箱内油量测量传感器测量的油面高度转换为燃油面上的点坐标，得到油面距离机体原点的有向距离用于确定油面高度，建立燃油测量数据库并实现燃油测量传感器高度至燃油体积解算。基于CATIA二次开发，采用蒙特卡罗方法（Monte-Carlo）对最小二乘（LMS）拟合和AFUMF开展误差评估，结果表明在传感器存在误差的条件下，AFUMF对测量传感器误差有减小作用且仅需1根传感器有效，LMS对测量传感器误差有放大作用且需至少3根传感器有效。通过动态燃油箱台架试验对测量算法进行验证，试验结果表明在测量范围内姿态稳定条件下，燃油测量最大误差为±0.5%燃油箱容积。

关键词：飞机燃油测量燃油测量数据库建立燃油体积解算燃油测量误差评估燃油测量系统试验

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

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亚声速压气机平面叶栅风洞标准模型建立

航空学报 2024年

作者：蔡明高丽敏李瑞宇欧阳波刘波航空工业第一飞机设计研究院西北工业大学动力与能源学院

平面叶栅风洞标模是轴流压气机设计体系建设以及推动平面叶栅试验技术标准化的关键。基于西北工业大学平面叶栅风洞完成了具有典型亚声速可控扩散叶型的压气机标模叶栅的设计和试验。基于自主建立的流场品质综合调控系统调节标模叶栅的... 详细信息

平面叶栅风洞标模是轴流压气机设计体系建设以及推动平面叶栅试验技术标准化的关键。基于西北工业大学平面叶栅风洞完成了具有典型亚声速可控扩散叶型的压气机标模叶栅的设计和试验。基于自主建立的流场品质综合调控系统调节标模叶栅的来流准确性、流场周期性以及展向二维性，在此基础上测量了标模叶栅的进气角特性、轴向密流比特性、叶片表面等熵马赫数分布以及叶栅尾迹分布，并与德国宇航院风洞公开的参考叶栅数据进行了对比。研究表明：标模叶栅流场周期性和准确性良好，具有4个连续通道的进口均匀区域和2个连续通道的出口周期性区域；测量通道的进口马赫数偏差不超过0.005，轴向密流比偏差不超过0.02；出口气流的周期性指数不超过2。0.62设计马赫数下，标模叶栅和参考叶栅的损失、出气角、静压比随进气角的变化趋势基本一致。由于出口测量位置差异导致标模叶栅的损失和出气角较参考叶栅偏大，但静压比基本相同；两套叶栅的叶片表面等熵马赫数分布高度一致。建立的标模叶栅数据全面，可靠性高。

关键词：平面叶栅风洞试验风洞标准模型压气机叶栅轴向密流比周期性二维性