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具有防撞安全约束的无人机集群智能协同控制

航空学报 2024年第5期45卷 398-408页

作者：蔡云鹏周大鹏丁江川航空工业沈阳飞机设计研究所沈阳110035

针对无人机(UAV)集群协同控制问题,本文提出了一种结合深度强化学习(DRL)与防撞策略的无人机集群智能协同控制方法。首先,对研究的无人机集群控制问题进行了整体描述并建立了无人机的运动模型。其次,在深度强化学习架构下建立了无人机... 详细信息

针对无人机(UAV)集群协同控制问题,本文提出了一种结合深度强化学习(DRL)与防撞策略的无人机集群智能协同控制方法。首先,对研究的无人机集群控制问题进行了整体描述并建立了无人机的运动模型。其次,在深度强化学习架构下建立了无人机集群控制策略的训练机制,通过分析无人机的观测空间与动作空间,设计了无人机集群控制策略的网络结构,并且以无人机集群的安全性与紧密一致性为主要目标设计了奖励函数。为了解决深度强化学习方法缺乏安全保障的问题,同时设计了无人机集群的防撞策略,可根据无人机之间以及无人机与威胁区之间的相对运动状态计算防撞指令,避免无人机发生碰撞。仿真结果表明,提出的结合防撞策略的无人机集群协同控制方法可有效避免无人机之间发生碰撞的风险,保障无人机集群的安全性,并且可使得无人机集群更加紧密。

关键词：无人机集群协同控制深度强化学习防撞策略安全约束

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一种新型登机门开启限速装置的设计

北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1532-1540页

作者：智文静李建刚张晨刘冬平杜秀军航空工业集团庆安集团有限公司航空设备研究所西安710077

登机门是民用飞机舱门中的一个重要部件,其直接影响民用客机结构、功能的完整性和安全性。根据项目研制的需要,针对MA600飞机登机门无阻尼式自由下落导致登机门转轴及舱门损坏的问题进行原因分析,设计了一种限制登机门下落速度的新型开... 详细信息

登机门是民用飞机舱门中的一个重要部件,其直接影响民用客机结构、功能的完整性和安全性。根据项目研制的需要,针对MA600飞机登机门无阻尼式自由下落导致登机门转轴及舱门损坏的问题进行原因分析,设计了一种限制登机门下落速度的新型开启限速装置。在CATIA中建立了包括登机门、登机梯、开启限速装置在内的虚拟样机模型,在MSC/ADAMS中对安装和未安装开启限速装置的登机门自由坠落进行动力学仿真分析,分析了产品不同设计参数对登机门自由坠落时间的影响,确定出了最优的结构参数,仿真结果表明:所设计的限速装置能够将登机门的坠落时间限制在6 s,有效减少登机门坠落对门体结构冲击,为后续的样件产出和试验提供理论依据。

关键词：登机门开启限速装置 ADAMS 动力学仿真超速保护

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高性能战斗机与发动机协同设计关键技术

航空学报 2024年第5期45卷 25-46页

作者：王海峰航空工业成都飞机设计研究所成都610091

未来作战环境对战斗机提出了更高、更全面的性能需求,促使战斗机与发动机之间更深层次的耦合,在研制过程中开展更加紧密的协同设计。回顾多年来战斗机设计中飞/发双方为实现综合最优而共同努力的理论研究和实践历程,辨析提出飞/发协同... 详细信息

未来作战环境对战斗机提出了更高、更全面的性能需求,促使战斗机与发动机之间更深层次的耦合,在研制过程中开展更加紧密的协同设计。回顾多年来战斗机设计中飞/发双方为实现综合最优而共同努力的理论研究和实践历程,辨析提出飞/发协同设计理念。通过分析穿透性制空等作战需求,提出高性能战斗机的主要能力特征,探究面向未来的飞/发协同设计需求。从飞行性能、隐身特性、飞行控制、全机能量4个设计视角提出相应的关键技术,并给出可能的实现途径和设计研究建议。

关键词：战斗机发动机协同设计性能隐身飞行控制能量

基于CFD计算域分区耦合技术的航空微型溢流阀流固耦合全域数值计算

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航空学报 2024年第15期45卷 65-81页

作者：朱嘉兴李奕宁牛世勇田一松李頔解一鸣航空工业西安飞行自动控制研究所西安710065

飞机液压作动系统微型插装式溢流阀具有微形流道结构,内部瞬时流体输运规律及诱发两相流的机制尚不明确,产品特性参数对性能的影响尚未明晰,亟需发展相关的仿真模型进行分析研究并开展实验验证工作。以某航空液压作动系统用微型插装式... 详细信息

飞机液压作动系统微型插装式溢流阀具有微形流道结构,内部瞬时流体输运规律及诱发两相流的机制尚不明确,产品特性参数对性能的影响尚未明晰,亟需发展相关的仿真模型进行分析研究并开展实验验证工作。以某航空液压作动系统用微型插装式溢流阀为研究对象进行了仿真和试验研究。在仿真计算时,考虑了阀芯运动造成的溢流阀全域结构变化以及边界条件迁移的影响,在流固耦合的基础上提出了一种针对该型溢流阀流道结构的CFD计算域分区耦合技术,并以此完成了全域数值计算模型的建模工作。基于全空化模型、湍流模型和阀芯动力学计算模型,该CFD仿真模型可实现对溢流阀全工作周期内瞬态特性的准确模拟,可得到流体压力场、流体速度场、空化相变特性及运动组件动力学特性随阀芯动作的动态衍变规律。另一方面,搭建了溢流阀性能试验台用于验证仿真模型的正确性。并基于代理模型技术构建了CFD模型输入输出之间映射关系的Kriging模型,极大提升了原模型的计算效率。将其应用于较大计算规模的模型评估,以此进行了启闭及流量特性参数对输入参数的全局灵敏度分析。最后,以结果指导产品研制过程的优化。结果表明:该型溢流阀的启闭过程连续、迅速且稳定,可有效保障系统安全。仿真得到的压力-流量结果与试验数据较为吻合,全周期内最大误差保持在5%以内。弹簧特性和位移限制位置对溢流阀的启闭特性产生较大影响,需要在研制过程进行重点关注。本文工作有助于深入理解微型插装溢流阀内部复杂流动机理,可对其研制过程形成理论指导,对其所处液压作动系统的运行可靠性和稳定性提升具有较为重要的价值。

关键词：微型阀 CFD 流固耦合瞬态流场特性灵敏度分析

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磁流变起落架的开关控制落震载荷减缓实验

航空学报 2024年第12期45卷 146-157页

作者：康在飞王乐姜澎伟杨智春西北工业大学航空学院西安710072 航空工业成都飞机设计研究所成都610091

起落架磁流变缓冲器是根据磁流变效应设计的一种半主动式缓冲器,可以通过调节励磁线圈电流来改变缓冲器的阻尼,从而减缓起落架的着陆载荷。本文设计了一款带开关控制的起落架磁流变缓冲器,对磁流变缓冲器的电路动态响应进行测试。针对... 详细信息

起落架磁流变缓冲器是根据磁流变效应设计的一种半主动式缓冲器,可以通过调节励磁线圈电流来改变缓冲器的阻尼,从而减缓起落架的着陆载荷。本文设计了一款带开关控制的起落架磁流变缓冲器,对磁流变缓冲器的电路动态响应进行测试。针对电路响应时间延迟问题,提出并设计出带局部负反馈的开关控制器,通过调节磁流变缓冲器励磁线圈电流,以减缓着陆载荷,并通过落震实验验证了对着陆载荷的减缓效果。落震实验结果表明,使用带局部负反馈的开关控制方法,与磁流变缓冲器励磁线圈未通电时(即常规油-气式缓冲器)相比,落震载荷峰值降低10.3%.

关键词：磁流变缓冲器起落架落震载荷减缓开关控制前馈控制

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固定翼无人机巡逻覆盖协同路径规划方法

航空学报 2024年第6期45卷 323-337页

作者：尹洪玉吴宇梁天骄重庆大学航空航天学院重庆400044 航空工业成都飞机设计研究所成都610091

固定翼无人机(UAV)以其速度快,成本低和可搭载更多设备的优点被广泛应用于侦察任务当中。针对固定翼无人机复杂山地环境协同巡逻覆盖任务中的路径规划问题进行了研究。与以往研究关注无人机实现整个区域的完全覆盖不同,本文关注的重点... 详细信息

固定翼无人机(UAV)以其速度快,成本低和可搭载更多设备的优点被广泛应用于侦察任务当中。针对固定翼无人机复杂山地环境协同巡逻覆盖任务中的路径规划问题进行了研究。与以往研究关注无人机实现整个区域的完全覆盖不同,本文关注的重点是多架无人机对任务区域展开协同巡逻,并保证区域内每个地点都能够被无人机连续访问。以往的研究中,无人机的工作模式为分别负责每个子区域的覆盖任务,而本研究中多架无人机在整个巡逻区域中协同工作,能够在提高覆盖效率的基础上更加灵活地处理紧急情况。针对紧急情况下需要在短时间内访问目标区域,设计了一种设置动态目标点的策略和小尺度下的穿梭覆盖算法,保证执行紧急任务的无人机能够在规定时间内到达目标区域的同时兼顾正常的巡逻任务,且对目标区域实现完全覆盖。最后通过一系列的仿真来验证巡逻覆盖协同路径规划算法在侦察覆盖任务中应用的可行性和优化效果。并且在紧急任务中验证动态目标点设置策略相比于以往静态目标点的优越性。

关键词：固定翼无人机侦察覆盖任务巡逻覆盖协同路径规划算法穿插覆盖算法动态目标点

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风机主轴表面开口裂纹全聚焦成像技术研究

应用基础与工程科学学报 2024年第2期32卷 488-501页

作者：何存富黄星都程俊吕炎宋国荣吴斌北京工业大学信息学部北京100124 航空工业光电所河南洛阳471023 北京强度环境研究所北京100076

基于全聚焦成像技术,对风机主轴表面开口裂纹进行了成像检测和量化表征.建立了含表面开口裂纹的风机主轴阵列检测仿真模型,利用仿真数据和全聚焦算法进行了成像检测;基于圆形声源固体指向性函数,提出了双向补偿与极性一致因子加权的复... 详细信息

基于全聚焦成像技术,对风机主轴表面开口裂纹进行了成像检测和量化表征.建立了含表面开口裂纹的风机主轴阵列检测仿真模型,利用仿真数据和全聚焦算法进行了成像检测;基于圆形声源固体指向性函数,提出了双向补偿与极性一致因子加权的复合全聚焦成像算法,利用仿真数据对算法进行了验证.结果表明,改进的算法能够有效消除伪像,提高成像质量.对主轴试样上的裂纹进行了成像检测与量化,裂纹的轴向定位误差小于2%,深度量化误差小于8%.

关键词：风机主轴阵列检测超声成像全聚焦指向性极性一致因子量化表征

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AFDX网络配置测试技术研究

西北工业大学学报 2024年第3期42卷 514-520页

作者：陈芳吕广喆林伟侯溪溪马春燕中国航空无线电电子研究所上海200233 航空工业西安航空计算技术研究所陕西西安710068 西北工业大学软件学院陕西西安710072

终端系统作为AFDX网络数据传输的关键部分,其优劣决定着整个AFDX网络的通信性能。为了测试验证端系统功能,评估AFDX网络的传输性能,提出了一种AFDX网络配置测试方法。设计端系统的配置测试规范,建立端系统测试总体框架,对端系统的测试... 详细信息

终端系统作为AFDX网络数据传输的关键部分,其优劣决定着整个AFDX网络的通信性能。为了测试验证端系统功能,评估AFDX网络的传输性能,提出了一种AFDX网络配置测试方法。设计端系统的配置测试规范,建立端系统测试总体框架,对端系统的测试响应机制进行研究,规范化测试流程,生成的配置文件作为算法设计的输入信息。设计激励数据生成算法,建立激励数据生成框架,对数据发送的约束条件进行形式化定义,利用SMT求解器,生成激励数据发送时刻表。激励数据发送时刻表作为输入,利用TestCenter网络测试平台进行仿真实验,实验结果证明该方法能模拟当前AFDX网络配置在高负载数据流下的有效性。

关键词： AFDX网络端系统虚拟链路自动化测试

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宽谱光源谐振式光纤陀螺谐振特性分析

中国惯性技术学报 2024年第3期32卷 300-307页

作者：蓝士祺李俊吴凡闫博苏政澄岳亚洲中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所西安710065

为优化宽谱光源谐振式光纤陀螺(RFOG)谐振腔设计,进行了RFOG谐振特性分析。首先,根据光场传输理论完成了宽谱RFOG光场传输特性分析,建立了宽谱RFOG谐振频差曲线模型,给出了谐振特性参数表达式。理论证明了宽谱RFOG的陀螺精细度和半高全... 详细信息

为优化宽谱光源谐振式光纤陀螺(RFOG)谐振腔设计,进行了RFOG谐振特性分析。首先,根据光场传输理论完成了宽谱RFOG光场传输特性分析,建立了宽谱RFOG谐振频差曲线模型,给出了谐振特性参数表达式。理论证明了宽谱RFOG的陀螺精细度和半高全宽约为谐振腔光谱曲线的1/2和2倍。其次,基于宽谱RFOG光场理论模型,分析了耦合器交叉耦合系数、附加损耗和谐振腔腔长等谐振腔关键光学参数对陀螺精细度和极限灵敏度的影响。最后,实验验证了谐振特性理论分析的正确性,并通过优化谐振腔参数实现陀螺零偏不稳定性0.059°/h,对谐振式光纤陀螺工程设计具有理论指导意义。

关键词：谐振式光纤陀螺宽谱光源谐振特性光纤谐振腔