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民航客机推力目标值计算方法

航空动力学报 2024年第7期39卷 285-298页

作者：李仪苏三买梁凯恒朱天宇西北工业大学动力与能源学院西安710072

推力管理是民航客机飞行管理系统的重要功能之一.在整个航线内,飞行管理系统根据不同飞行航段以及不同飞行状态,确定飞机对发动机的推力需求,并以此作为推力目标值形成发动机油门杆控制的指令,其中推力目标值的计算是推力管理的核心.针... 详细信息

推力管理是民航客机飞行管理系统的重要功能之一.在整个航线内,飞行管理系统根据不同飞行航段以及不同飞行状态,确定飞机对发动机的推力需求,并以此作为推力目标值形成发动机油门杆控制的指令,其中推力目标值的计算是推力管理的核心.针对民航客机各飞行航段的特点,采用飞行动力学方法对飞机爬升、巡航、下降三个航段中不同飞行方式下的推力目标值计算方法进行研究.以波音737-800实际飞行记录数据为算例,进行推力目标值计算方法仿真对比验证,结果表明:所计算的推力目标值变化趋势与飞行性能理论相符,典型航段推力目标值计算与实际飞行数据的对比误差不大于3%.所提出的推力目标值计算方法可为民航客机推力管理系统设计提供参考.

关键词：民航客机推力管理推力目标值计算飞行性能飞行动力学

基于准零刚度支撑结构的低频主动隔振平台研究

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振动与冲击 2024年第16期43卷 84-91,117页

作者：李青何柯达杨鸿杰薛羽竣马超王天舒刘磊清华大学航天航空学院北京100084 西北工业大学航天学院西安710072 陕西省空天飞行器设计重点实验室西安710072

针对量子科学试验、精密制造等先进应用对亚赫兹微振动的抑制需求,研究基于准零刚度支撑结构和分离式音圈作动器的低频主动隔振技术。首先,给出一种低频主动隔振平台设计方法,考虑准零刚度结构的等效动力学特性,采用牛顿-欧拉方法建立... 详细信息

针对量子科学试验、精密制造等先进应用对亚赫兹微振动的抑制需求,研究基于准零刚度支撑结构和分离式音圈作动器的低频主动隔振技术。首先,给出一种低频主动隔振平台设计方法,考虑准零刚度结构的等效动力学特性,采用牛顿-欧拉方法建立平台的动力学模型;然后,基于所建立动力学模型分析多自由度耦合下平台的扰动传递特性并设计主动隔振算法;最后,研制低频主动隔振平台进行试验验证。试验结果表明,所开发主动隔振平台能够在三个线自由度上实现优于98.3%的微振动抑制效果,在0.1~10.0 Hz内载荷z方向微振动小于1.3×10^(-8) g。

关键词：低频微振动主动隔振准零刚度结构音圈作动器

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基于跨尺度等效弹性的航空装备损修性能评估

系统工程与电子技术 2024年

作者：冯蕴雯宋祉岑路成陈晓宇西北工业大学航空学院中国航空工业济南特种结构研究所

为了解决装备系统在复杂损修模式下的性能评估问题，本文提出了一种跨尺度等效弹性仿真方法，在保证计算精度的前提下，通过跨尺度映射减少损修及其几何特征带来的建模负担。首先，引入了基于等效弹性理论，在微尺度结构内，用弹性参数... 详细信息

为了解决装备系统在复杂损修模式下的性能评估问题，本文提出了一种跨尺度等效弹性仿真方法，在保证计算精度的前提下，通过跨尺度映射减少损修及其几何特征带来的建模负担。首先，引入了基于等效弹性理论，在微尺度结构内，用弹性参数的等效去模拟和取代修理因素对本构行为带来的影响；其次，开展跨尺度建模，将微尺度结构的力学行为映射到宏观装备系统中；最后，以浸水和穿孔修复后的航空雷达罩装备为案例验证对象，其分析结果的精度均值为6.3%，且极大地减小了试验和仿真工作量，为复杂航空装备系统的损修性能评估提供新思路。

关键词：航空装备系统仿真等效弹性复合材料

基于BP神经网络的非线性流域UUV动态回收过程预测

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西北工业大学学报 2024年第2期42卷 189-196页

作者：杜晓旭李瀚宇刘鑫西北工业大学航海学院陕西西安710002

针对水下无人自主航行器(UUV)回收过程中流域存在非线性干扰问题,提出了一种基于BP神经网络优化UUV回收路径的闭环控制方法。采用计算流体力学(CFD)方法模拟UUV相对于潜艇以不同路径进行回收的水动力系数,将数值模拟结果作为训练BP神经... 详细信息

针对水下无人自主航行器(UUV)回收过程中流域存在非线性干扰问题,提出了一种基于BP神经网络优化UUV回收路径的闭环控制方法。采用计算流体力学(CFD)方法模拟UUV相对于潜艇以不同路径进行回收的水动力系数,将数值模拟结果作为训练BP神经网络的初始数据,利用拉丁超立方法对非线性流域的位置随机采样,采用神经网络输出UUV在采样处的水动力系数,实现非线性流域内UUV动态回收过程的水动力系数预测。结果表明:通过均方根检验神经网络预测水动力系数误差均在10%范围内。将神经网络预测结果与UUV纵向操纵性方程结合,对比回收速度和操舵间隔与理论回收轨迹的误差,优化UUV动态回收路径的闭环控制方案。

关键词：神经网络非线性流域水动力系数 UUV动态回收

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高速直升机过渡模态鲁棒自适应姿态控制

航空学报 2024年第9期45卷 240-253页

作者：仇钰清李俨郎金溪刘育衔王重西北工业大学自动化学院西安710129

高速直升机过渡模态具有典型的操纵冗余与控制非仿射特点,同时气动干扰与不确定性对控制效能矩阵的显著影响进一步增加了姿态控制设计难度。为此,本文针对高速直升机过渡模态的姿态控制问题,提出一种鲁棒自适应控制架构。首先,根据高速... 详细信息

高速直升机过渡模态具有典型的操纵冗余与控制非仿射特点,同时气动干扰与不确定性对控制效能矩阵的显著影响进一步增加了姿态控制设计难度。为此,本文针对高速直升机过渡模态的姿态控制问题,提出一种鲁棒自适应控制架构。首先,根据高速直升机动力学模型,利用操纵功效分析其舵面操纵特性,设计过渡模态的姿态控制策略。在此基础上,提出一种基于自适应滤波增量非线性动态逆的角速度控制器,快速补偿控制效能矩阵不确定性与角加速度测量/估计误差的不利影响。随之,结合高速直升机共轴双旋翼与尾翼的变权限控制特性,设计基于控制权重系数的增量分配策略,保证过渡模态下直升机操纵模式与固定翼操纵模式的平滑转换。最后,与传统增量非线性动态逆方法进行比较,结果表明,所提出的姿态控制器具有更好的控制性能与鲁棒性。

关键词：高速直升机过渡模态姿态控制自适应控制增量非线性动态逆控制

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飞行器气动稳健优化设计方法研究进展

空气动力学学报 2024年

作者：赵欢王摄昆高正红黄江涛西北工业大学航空学院中国空气动力研究与发展中心

随着对现代飞行器性能需求的不断提高，面向工程应用的先进气动外形设计方法要求能兼顾多学科高性能和稳健性，以突破传统设计方法设计的外形稳健性差、难以实现工程应用的难题。针对这一问题，飞行器气动稳健优化设计方法脱颖而出并取... 详细信息

随着对现代飞行器性能需求的不断提高，面向工程应用的先进气动外形设计方法要求能兼顾多学科高性能和稳健性，以突破传统设计方法设计的外形稳健性差、难以实现工程应用的难题。针对这一问题，飞行器气动稳健优化设计方法脱颖而出并取得了快速发展，多种高效实用的不确定量化和稳健优化方法被相继提出，成为了满足工程型号气动外形设计要求最有力的手段之一。本文以建立工程实用的高效气动稳健优化设计方法为需求，综述了飞行器气动稳健优化设计相关理论和方法的最新研究进展。首先，系统介绍了飞行器气动稳健优化设计方法的研究现状和最新进展，对不确定建模、不确定量化和稳健优化等关键技术的发展现状进行了详细介绍和讨论；然后，结合当前最受关注的工程应用问题，陈述和讨论了气动稳健优化设计方法在跨音速翼型/机翼、自然层流外形、叶栅/旋翼外形等3类典型复杂气动设计问题中的应用效果和进展，同时结合多学科分析与优化设计需要，调研了气动/隐身/声爆/结构多学科稳健优化设计在工程设计问题中的最新进展和发展方向；最后，结合文献综述，讨论了飞行器气动稳健优化设计理论和方法在发展和应用上面临的难题和挑战，并展望了未来研究方向。

关键词：气动稳健优化设计不确定建模不确定量化多学科稳健优化稳健气动外形

CHN-T2标模跨声速抖振特性及雷诺数效应研究

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空气动力学学报 2024年

作者：豆子皓吴军强高传强张伟伟西北工业大学航空学院中国空气动力研究与发展中心

新一代客机具有较高的巡航速度，跨声速抖振和雷诺数效应研究是其气动设计中的关键一环。本文采用基于k-ωSST湍流模型耦合延迟脱体涡模拟技术（delayed detached-eddy simulation, DDES）的高精度数值模拟方法，针对CHNT2宽体客机气动... 详细信息

新一代客机具有较高的巡航速度，跨声速抖振和雷诺数效应研究是其气动设计中的关键一环。本文采用基于k-ωSST湍流模型耦合延迟脱体涡模拟技术（delayed detached-eddy simulation, DDES）的高精度数值模拟方法，针对CHNT2宽体客机气动标模开展了相关研究，并基于非定常计算明确了CHN-T2标模在巡航马赫数Ma=0.85、飞行雷诺数Re=5×10～7工况下的抖振始发迎角约为4.4°。结果表明，CHN-T2标模机翼在抖振超临界迎角下同时存在由激波弦向振荡主导的低频成分（St=0.029 7）和由翼根尾缘复杂高压区主导的高频成分（St=0.314）。在雷诺数效应方面，自风洞实验雷诺数（Re=5×10～6）到飞行雷诺数（Re=5×10～7）巡航状态下，CHN-T2机翼激波位置后移约10%当地弦长，附面层高度降低1/2～1/10，进而引发升阻力系数发生明显变化。升力和摩阻系数的雷诺数效应不随迎角改变，而压阻系数的雷诺数效应与迎角线性相关。同时，雷诺数变化会显著影响抖振非定常流场求解，过低的模拟雷诺数会导致激波振荡消失。

关键词： CHN-T2 跨声速抖振抖振边界雷诺数效应

基于远距空空导弹轨迹数值优化的机-弹协同导引方法

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航空学报 2024年

作者：张迁颜冠伟聂勤陈锐海刘家宁中航工业成都飞机设计研究所电子科技大学航空航天学院西北工业大学航空学院西北工业大学航天学院

高性能无人机平台凭借灵活的作战空域、丰富的信息资源、强大的计算能力等优势逐渐成为了空战中的新质力量，本文针对远距协同攻击非合作目标面临的机载任务决策问题，提出了一种基于轨迹数值优化的机-弹协同导引算法。首先，建立了机-... 详细信息

高性能无人机平台凭借灵活的作战空域、丰富的信息资源、强大的计算能力等优势逐渐成为了空战中的新质力量，本文针对远距协同攻击非合作目标面临的机载任务决策问题，提出了一种基于轨迹数值优化的机-弹协同导引算法。首先，建立了机-弹远距协同作战的质心运动微分动力学方程，并设计了轻量化数值积分算法快速计算机-弹的轨迹序列。其次，设计了时间-空间-角度约束下导弹轨迹的高效二次型数值优化求解算法，并给出了数值形式下的矩阵迭代运算格式。然后，采用改进Kmeans聚类算法将预测命中区凸包划分为导弹协同攻击子区域，并根据动态观测量对非合作目标的命中子区域进行概率计算与更新。最后，考虑了区域协同攻击、波次同点攻击两种协同方式，设计了机-弹最优协同导引的目标函数及约束方程，来优化机-弹协同作战能力。仿真实验验证了所提算法的正确性及有效性，高性能无人机完成了对非合作目标的区域协同与波次协同的导引决策且脱靶量不大于1m，所提数值优化算法在嵌入式环境下耗时不大于150ms，具有一定的工程应用参考价值。

关键词：高性能无人机协同作战远距空空导弹轨迹数值优化大机动目标轨迹预测最优协同导引策略

基于有限元模型的空降兵伞降着陆损伤因素分析

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兵工学报 2024年

作者：任海龙曹双辉彭瀚豆清波索涛西北工业大学航空学院西北工业大学国家卓越工程师学院强度与结构完整性全国重点实验室

空降兵伞降着陆损伤一直是航空医学和特种医学关注的重点，研究其着陆损伤的生物力学机制对空降兵损伤防护和预防至关重要。针对空降兵着陆冲击下肢损伤，利用全球人体生物力学模型 (Global Human Body Models Consortium， GHBMC)对影... 详细信息

空降兵伞降着陆损伤一直是航空医学和特种医学关注的重点，研究其着陆损伤的生物力学机制对空降兵损伤防护和预防至关重要。针对空降兵着陆冲击下肢损伤，利用全球人体生物力学模型 (Global Human Body Models Consortium， GHBMC)对影响空降兵着陆冲击下肢损伤的因素进行数值模拟研究。研究结果表明：在正常着陆冲击过程中，股骨、胫骨等下肢长骨受损伤概率较小，但跟骨、距骨以及半月板容易因长骨对其挤压造成损伤，易损伤区域包括跟骨结节内侧突、距骨滑车面以及外侧半月板前角；不同着陆场景损伤机制的差异，下降速度能显著影响地面冲击力从而大幅度增加下肢长骨患应力性骨折的概率；水平风速能影响其重心位置而增加踝关节损伤概率；地面条件通过影响冲击接触时长而增加踝关节尤其是跟骨损伤概率。

关键词：空降兵伞降着陆损伤生物力学下肢损伤