多轴平稳非高斯随机振动试验控制方法

多轴向平稳非高斯随机振动控制试验能够对指定响应信号的时、频域特征进行同时控制。提出了一种快速生成具有指定功率谱密度、斜度和峭度的平稳非高斯随机振动信号的方法。通过频率采样方法将目标功率谱密度设计成滤波器,利用非线性变换方法获取非高斯随机信号,再将此信号经过设计的滤波器以获得满足要求的非高斯随机信号。该方法简单、快速并克服了传统非线性变换方法的缺点。进一步将此方法应用于三轴向平稳非高斯随机振动试验中,给出了三轴向非高斯随机振动控制的闭环均衡步骤,此方法能够同时对信号的功率谱自谱、相干系数、相位差以及斜度和峭度进行解耦控制。进行了三轴向平稳非高斯随机振动控制试验,三个方向上加速度信号的功率谱密度、斜度和峭度控制效果均令人满意,满足工程应用要求。

临近空间太阳能飞行器着陆状态阵风响应

对临近空间太阳能飞行器着陆状态时的阵风响应问题开展了数值模拟研究。针对该类飞行器质量轻、柔性大、降落时速度低的特点,基于CFD/CSD松耦合分析法,利用网格速度法引入阵风载荷。以1-cos阵风模型为基础,探讨了飞行器着陆状态遭遇二维阵风载荷时,其翼尖位移、扭转角、翼根所受结构整体弯矩以及升力系数的变化特性;并将二维阵风响应结果与一维阵风响应结果进行对比;获得了临近空间太阳能飞行器着陆时,二维阵风沿飞行器翼展方向的变化对其结构和气动性能的影响规律。

考虑间隙的起落架收放机构运动精度可靠性分析

随着飞机起落架收放机构的复杂度不断提升,多关节间隙耦合对机构运动精度的影响更加显著。复杂机构的运动精度可靠性问题呈现出非线性程度高、影响参数多、样本量少的特点,研究难度极大。针对该问题,提出了一种结合理论分析、动力学联合仿真以及间隙磨损的机构运动精度可靠性分析方法。首先,建立考虑7处关节间隙的收放机构动力学模型,研究各关节间隙对机构收放精度的独立影响及耦合影响。然后,建立关节磨损量随收放次数增加的分析模型,获取间隙的变化规律,进而建立收放机构运动精度随收放次数变化的可靠性分析模型。最后,基于自适应Kriging代理模型对起落架收放机构的可靠性进行分析,给出可靠性随机构收放次数的变化规律。研究结果表明,各处结构间隙对机构收放运动精度都有不同程度的影响,机构失效概率呈现先平稳后急剧上升的趋势。所提方法为起落架复杂机构运动可靠性评估提供重要的分析手段。

基于仿生技术的尾座式VTOL无人机起降稳定控制及轨迹优化

尾座式垂直起降(Vertical takeoff/landing,VTOL)无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)稳定性差,与传统起落架的适配性低。针对上述问题,提出了一种采用自由尾翼技术的新型起落架。该起落架采用串联多级结构,在降低机身高度的同时,保证了巡航状态下尾翼力臂的长度,并通过虚拟中心点力分布技术对动态着陆过程进行调控,简化了控制过程,有利于模式转换过程中的无缝轨迹优化。随后基于猫中心点单点数据集,利用神经网络对起落架控制进行训练,有效提高了起落架自适应起落速度和精度。最后,结合无人机不同模式的参数要求,进行多目标优化和相似性转换,有效提高了尾座式垂直起降无人机的着陆适应性和稳定性。

仿生四足六旋翼无人机自适应着陆性能分析

旋翼无人机在民用和军用领域被广泛应用,但传统橇式起落架在复杂地形下难以起降,为了扩大旋翼无人机的降落面积和应用范围,设计一种仿人腿式两级缓冲自适应起落架。通过对仿生腿的正逆运动学分析,提出一种自适应起落架姿态调整策略;建立仿生四足六旋翼无人机着陆动力学模型,基于多体动力学软件simcenter 3D开展着陆动力学仿真,并与传统橇式起落架进行着陆性能对比研究。结果表明:着陆腿式的两级缓冲自适应起落架及其姿态调整策略,能够使滚转角减小95.69%,过载系数降低34.06%,两级缓冲自适应起落架在面对复杂地形时具备主动调节姿态安全着陆的地形适应能力和极好的减震缓冲能力。

新型自适应起落架的单支腿落震性能研究

针对传统直升机起落架结构相对固定导致的地形适应能力不足的问题,设计了一种两级缓冲系统的新型缓冲作动行走一体化自适应起落架,实现了多工况下的着陆缓冲功能,常规着陆时磁流变缓冲器单独工作实现着陆缓冲功能,危险工况下磁流变缓冲器和油气缓冲器共同工作实现抗坠毁功能。在多体动力学软件LMS Virtual.Lab Motion中建立了带两级缓冲器的自适应起落架落震仿真模型。自适应起落架可以通过2个液压作动缸来调节不同姿态,进行了常规工况及耐坠毁工况的落震仿真分析,并根据仿真数据设计了缓冲器参数。在多种工况下进行了自适应起落架多级缓冲系统落震试验,对比分析了试验和仿真结果。结果表明,在2种着陆速度下,系统缓冲效率分别达到85%和75%,自适应起落架可以主动调节至多种姿态,并在各姿态下都具有良好的缓冲性能,还具备一定的抗坠毁能力。试验与仿真结果具有一致性,证明建立的自适应起落架的多体动力学模型能够有效地模拟落震过程。

经尿道前列腺钬激光剜除术与经尿道前列腺电切术对良性前列腺增生患者前列腺功能、氧化应激指标及性功能的影响比较

目的:比较经尿道前列腺钬激光剜除术(HoLEP)与经尿道前列腺电切术(TURP)对良性前列腺增生患者前列腺功能、氧化应激指标及性功能的影响。方法:选取2021年6月至2023年6月我院接收的100例良性前列腺增生患者,按信封抽签法随机分为TURP组(n=50)和HoLEP组(n=50)。TURP组经TURP治疗,HoLEP组经HoLEP治疗。比较两组的围术期指标,治疗前后前列腺功能、氧化应激指标、性功能及并发症。结果:HoLEP组的术中出血量、尿管留置时间、膀胱冲洗时间、住院时间均低于TURP组(P<0.05)。术后,HoLEP组国际前列腺症状(IPSS)评分、生活质量(QOL)评分低于TURP组(P<0.05);HoLEP组的超氧化物歧化酶(SOD)水平高于TURP组,丙二醛(MDA)和总抗氧化能力(T-AOC)低于TURP组(P<0.05);HoLEP组国际勃起功能指数(IIEF-5)评分、勃起硬度分级量表(EHGs)评分高于TURP组(P<0.05)。HoLEP组的并发症发生率低于TURP组(P<0.05)。结论:HoLEP较TURP对良性前列腺增生患者前列腺功能、氧化应激指标及性功能的影响更为良好。

高速无人机地面变速滑跑转弯方向稳定性研究

高速起降无人机地面滑跑过程中受到轮胎力、气动力、舵面力等多个非线性因素的影响,容易发生转弯失控,在地面打转甚至冲出跑道等严重事故。目前利用分岔理论分析飞机地面滑跑非线性转弯系统稳定性时,都是基于匀速滑跑的平衡态系统,无法分析加减速对非线性非自治飞机地面滑跑系统稳定性的影响。对此,提出利用达朗贝尔原理将非线性动态系统转化为等效非线性平衡态系统进行分岔特性研究。在MATLAB/Simulink中建立无人机非线性地面变速滑跑动力学模型,并基于达朗贝尔原理在系统模型中引入惯性力,将系统转化为等效平衡态系统,进而利用数值延拓法对系统全局稳定性及分岔特性进行求解,分析了无人机变速滑跑过程中加速度对无人机转弯方向稳定性的影响,并对系统出现的鞍结分岔现象、Hopf分岔现象进行分析。通过对3种典型工况下无人机的运动状态和受力进行分析,揭示了无人机地面变速滑跑转弯时发生方向失稳的本质与机理。同时,在加速度单参数分岔分析的基础上,采用开折方法,将前轮转角作为附加参数引入无人机地面滑跑动力学模型,进行双参数分岔分析,讨论了双参数组合对无人机地面滑跑方向稳定性的影响规律,并就双参数分岔过程中新出现的BT分岔、GH分岔和ZH分岔现象进行了讨论。

新工科背景下研究生课程思政教学探索与实践——以航空航天特色专业研究生课程教改为例

以培养具有航空报国、创新超越意识的飞行器设计领域专业人才为目标,分析了高校研究生课程思政的建设现状,针对目前高校研究生教育的课程思政教改实践还未深入贯彻,特别是一些特色工科专业研究生课程的课程思政仍在起步阶段的问题,以航空航天类特色专业研究生课程“起落架设计基础”为抓手,通过课程思政建设总体设计、教学团队建设、思专融合的教学设计及协同育人路径等实践途径,开展研究生课程思政教学实践,打造了国家级课程思政示范课程,提出了“理论、实践、工程、综合”的研究生培养层次递进模型,研究了课程思政教学团队的建设原则与机制,提出三种不同的思专融合教学设计方法,并通过充分调动校内外资源实现协同育人。为新工科背景下研究生专业课的课程思政教学改革提供了具体思路与参考。

模糊PID控制对轮橇式起落架飞机滑行减振的影响研究

飞机在地面滑跑过程中产生的振动严重威胁着飞机起降安全。针对新型轮橇式起落架飞机在滑行时受到地面随机激励而产生剧烈振动的问题,本文在多体动力学软件LMS Virtual.Lab Motion中建立了轮橇式起落架飞机全机着陆滑跑动力学模型,基于高斯白噪声经典随机过程建立随机道面激励模型,在MATLAB/Simulink中设计了半主动控制缓冲器,通过LMS Virtual.Lab Motion与MATLAB的联合仿真方法,分析对比了缓冲器被动减振、半主动PID控制和半主动模糊PID控制三种控制律作用下轮橇式飞机的滑行振动特性。研究结果表明,所设计的模糊PID半主动控制缓冲器,能够有效减小机体垂向振动位移和垂向载荷,并且可消除飞机刹停后的动态误差,使飞机更快达到静止状态。通过多工况仿真验证了该控制方法的适应性和有效性。

某无人机弹射起飞动力学分析与安全性研究

针对新型无人机设计初期技术人员关心的弹射方式的结构参数与布局形式的选型问题,以某无人机为研究对象,建立了无人机弹射起飞动力学模型。在此基础上分析了弹射杆长度、弹射杆机身安装点等主要参数对无人机弹射起飞安全性的影响,仿真结果表明:弹射杆长度增加、安装点距无人机质心水平距离减小、垂直距离增加均可增加弹射过程无人机俯仰角,减小前起落架轴向载荷及振荡,能够有效提高弹射起飞安全性;当弹射杆长度增加至800 mm,安装点距无人机质心水平距离减小至289 mm,垂直距离增加至365 mm,会有前起落架提前离地的风险;当安装点距无人机质心水平距离增加至589 mm,垂直距离减小至265 mm,前起落架会出现突伸现象。

新型变摩擦滑橇式飞行器滑跑纠偏

相较于轮式起落架,结构轻巧紧凑的滑橇式起落架更适用于扁平化的高超声速飞行器,然而前轮后橇布局所固有的地面力学特性使得飞行器在中速滑跑阶段存在严重的航向失稳问题。针对滑橇式飞行器滑跑航向稳定性较差的问题,提出了一种具备航向增稳功能的新型变摩擦滑橇式起落架。建立了滑橇式飞行器的非线性地面滑跑动力学模型,考虑了气动载荷、地面载荷和纠偏机构模型;基于摩擦特性试验结果得到了滑橇及摩擦材料摩擦系数的多参数拟合公式,并将其代入所提滑跑模型以提高精度;引入积分视线(ILOS)法建立了滑橇式飞行器滑跑纠偏控制系统,并采用粒子群算法优化控制参数。试验结果表明:滑橇及摩擦材料的摩擦系数均随速度和压强的增加先增大后减小;典型初始工况下的滑跑仿真结果验证了基于变摩擦滑橇纠偏控制的有效性;当摩擦材料摩擦系数从0.3增至0.4时,飞行器地面滑跑安全边界提升16.6%。

基于格子Boltzmann方法的起落架阻尼油孔参数研究

为了分析起落架缓冲器油孔阻尼特性,采用格子Boltzmann方法分析油孔几何参数和工作环境参数对油液流动特性的影响,基于单参数分析结果和最小二乘法,建立并验证了阻尼力回归方程。结果表明,格子Boltzmann方法可以准确分析油孔阻尼性能。油孔长度会改变流动最小收缩截面在油孔中的位置,油孔直径在有限区间内的变化对缩流系数影响很小,后端压力增大会改善油孔流动质量。回归方程在设计区间内可以可靠的预测阻尼力大小,该方法可以被用于一般性的起落架缓冲器油孔设计中。

基于自适应起落架的旋翼飞行器着陆稳定性分析

传统起落架在复杂地形条件下存在着陆困难的问题,而自适应起降装置的引入能够有效提高旋翼飞行器的地形适应能力,但其着陆稳定性分析也变得更加复杂。当旋翼飞行器在着陆过程中姿态倾斜较大时,存在严重的安全隐患。因此,采用了一种应用于旋翼飞行器的新型自适应起落架,建立了其着陆动力学模型,并综合考虑了地况、飞行器着陆位姿状态、足端-地面摩擦力以及着陆速度等的影响。通过Simcenter3D进行全机着陆动力学仿真试验,得到了该构型自适应起降飞行器在不同速度和坡角条件下的着陆稳定边界。结果表明:相较于传统起落架,自适应起落架使旋翼飞行器可适应的地形坡角增大了50%,着陆稳定边界扩大了122%,有效提高了旋翼飞行器的地形适应能力和着陆稳定性。

拦阻索钢丝绳力学性能仿真分析

拦阻索是拦阻系统中的关键部件,为便于拦阻索选型,研究了6V×24S+FC三角股钢丝绳和与之绳径相同的圆股钢丝绳的力学性能。通过参数化建模,建立了两种右同向捻的钢丝绳的三维模型,利用ABAQUS软件建立了两种钢丝绳的有限元模型,并基于有限元方法对两种钢丝绳的拉伸和扭转性能进行了对比分析,结果表明,三角股钢丝绳更适合作为拦阻索,为拦阻索的选型提供了依据。

半轴式起落架落震动力学及结构参数影响研究

针对某无人机在飞行试验中出现的缓冲器卡滞问题,以其半轴式主起落架为研究对象,建立了包含半轴式机轮载荷作用下缓冲支柱摩擦力模型的落震动力学分析模型,采用数值分析方法编程求解了其落震动力学特性,与试验结果符合较好。进而对半轴长度和缓冲器全伸长上、下轴承距离等结构参数对缓冲器摩擦力以及落震性能的影响进行了研究。研究表明:半轴式起落架缓冲器摩擦力占缓冲器轴力的比值远比一般缓冲器要大;半轴长度和缓冲器上、下轴承初始间距对缓冲器摩擦力影响很大,半轴长增加20mm可造成缓冲器摩擦力增大17.9%,轴承初始间距减小5%可造成缓冲器摩擦力增大39.6%。

起落架缓冲器卡滞动态临界摩擦探究

为了探究起落架缓冲器卡滞特性设计准则,以某无人机主起落架为研究对象,依据飞机设计手册第14册中缓冲器卡滞特性分析方法,进行了静态和动态临界摩擦分析.分析表明动态临界摩擦在偏航着陆工况和机尾下沉回弹工况下可能发生卡滞.进而结合起落架落震动力响应曲线分析了动态临界摩擦的物理意义,发现现有飞机设计手册第14册中的动态临界摩擦分析方法卡滞判据并不成立,不应在计算临界摩擦系数时计入油液阻尼力.对于起落架缓冲器某状态时刻的卡滞特性分析,以飞机设计手册第14册中静态临界摩擦进行校核更为准确.

舰载机起落架落震性能动力学仿真分析

考虑航空母舰运动对于舰载机起落架着舰的影响,建立了舰载机起落架着舰时的动力学分析简化模型。给出了基于该分析模型的运动微分方程及相关参数的表达式,并采用龙格库塔算法对舰载机起落架垂直撞击舰面这一过程的动态响应进行了数值仿真,给出了机身受载时间历程曲线等,通过着陆与着舰仿真结果的对比,阐释了航空母舰运动对舰载机起落架着舰的影响和航空母舰的运动参数对舰载机起落架着舰冲击力的影响。

基于降落区概念的飞机起落架着陆动力学分析

在飞机跑道上引入降落区的概念,建立了飞机在该降落区上降落时的简化分析模型;推导出了基于该分析模型的运动微分方程及相关参数的表达式,采用数值分析方法解出飞机分别以正常着陆速度2 70m/s和非正常着陆速度3 545m/s垂直撞击地面这一过程的动态响应,给出机身载荷-时间历程曲线和地面垂支反力-时间历程曲线等。与原模型分析结果相比,正常着陆时机身受载和地面垂支反力最大值减小45%,非正常着陆时机身受载和地面垂直反力最大值减小49%,有效减小了冲击载荷。

某起落架收放联动机构故障分析及改进设计

结合某起落架收放试验中出现的收放机构变形卡滞问题,分析了机构受载情况并得出了机构故障机理。分别利用ADAMS和LMS virtual.lab建立了起落架刚柔耦合模型,采用刚柔耦合动力学仿真方法分析了装配间隙对结构变形的影响。研究表明,机构设计造成的附加弯矩和装配间隙是造成收放机构变形卡滞的主要原因。提出了改进设计方案并进行了刚柔耦合仿真验证分析。结果表明:新方案很好地解决了机构中传动部件受力不合理的问题,且关键部件的变形也减小到不足0.05mm,解决了该收放机构的变形卡滞问题。