微下击暴流的数值模拟

建立了一个具有极高分辨率的二维面对称微下击暴流数值模式，对干、湿两类微下击暴流线在云下的生成和演变过程进行了模拟试验，取得较理想结果。模拟湿微下击暴流线的各种主要结构和演变特征与实测结果吻合较好。干型微下击暴流由冰晶降水元在干绝热气层中下落时的蒸发致冷驱动，只产生了很小的地面降水和降温。几百米厚的弱稳定层对干微下击暴流有明显阻挡和削弱作用。

微下击暴流的三维建模与预警仿真研究

风切变是一种特殊的大气现象,对飞机的飞行形成干扰,会对飞机飞行安全造成很大的危害。为解决上述问题,提出一种三维特征风场建模的方法来仿真微下击暴流。利用流体的数学特征,建立模型,进行风切变雷达回波的仿真,通过对危险因子的判定达到对风切变现象的勘测和预警。风场建模方法以典型微下击暴流为目标,根据流体数学模型,建立了以速度场为特征,风场特征可调的微下击暴流风场,并对所建立的风场进行了分类。随后进行雷达回波信号仿真,结果表明所仿真的风场的确具有风切变特征,并可通过信号处理方法进行危险因子的判决分析,用来完成机载雷达对于风切变预警,并证明特征风场的正确性和有效性。为进一步的风切变信号处理方法提供了基础,有助于提高飞机飞行的安全系数。

用于飞行实时仿真的微下击暴流建模研究

分析了微下击暴流的特征和用于飞行实时仿真中的建模需求。基于流体力学的涡环原理构建三维微下击暴流的参数化模型,并对涡环法建模进行了深入改进。基于流体力学方法解决了涡环法模型的中心轴处和涡核内的奇异问题。针对真实微下击暴流风场的特点,设计了倾斜涡环模型和多涡环模型,从而高逼真度地模拟复杂的微下击暴流风场。简要讨论了该模型在飞行实时仿真中的应用方法。该建模方法灵活性高,可重配置,不仅可用于变化风场中的飞行实时仿真,还可用于对实际风场测量数据进行辨识建模和再现研究。

飞机穿越微下击暴流风切变的智能控制

在应用模糊逻辑建模与辨识方法建立微下击暴流风切变模型的基础上 ,根据恒定俯仰姿态改出微下击暴流的飞行引导策略 ,提出了一种改出微下击暴流风切变的模糊反馈控制系统 ,并将遗传算法应用于该模糊逻辑控制器的设计。结果表明 ,本文提出的建模方法能够更真实地反映出飞机穿越微下击暴流风场的动态特性 ;采用模糊逻辑控制器 ,可使得飞机在穿越微下击暴流风场时具有较好的改出性能 ;另外 ,遗传算法的应用对已设计的模糊逻辑控制器进行了优化 ,进一步改善了飞机穿越微下击暴流的性能。

飞机穿越微下击暴流风场进场着陆运动特性

应用模糊逻辑建模与辨识的方法建立了微下击暴流模型 ,利用此模型对 A30 0飞机进场着陆时穿越微下击暴流进行了模拟 ,分析了低空风切变模型中高度因素的影响 ,说明了二维模型比一维模型更为优越。结果表明 ,提出的建模方法能够更好地反映出飞机穿越微下击暴流的动态特性。通过分析初始高度对飞机穿越微下击暴流动态性能的影响 ,得出了一些重要的结论 。

基于多通道联合自适应处理的微下击暴流中心风速估计方法

针对机载气象雷达下视探测微下击暴流时,有用气象信号会淹没在强杂波背景中的问题,该文提出一种基于多通道联合自适应处理的、能够用于分布式气象目标中心风速估计的降维处理器结构。该处理器通过前置的窄带多普勒滤波将全空时杂波局域化为特定多普勒通道下的定向有源干扰,然后在空域逐多普勒通道进行自适应处理,最后利用频率质心法求取中心风速估计。仿真结果表明,在强杂波背景下,所提方法可以获得较为精确风场速度估计结果,由于采用了降维结构,较最优处理器在运算量上有了明显减少。

虚拟时变微下击暴流的数值仿真方法

为了生成虚拟飞行仿真中的微下击暴流风场,本文提出了一种基于涡环原理的工程化非对称时变微下击暴流模型。考虑了空气粘性的作用,建立了有限粘性涡核模型,解决了诱导速度在涡核内分布不连续的问题。采用湍流自由射流理论求解涡环中心轴处诱导速度,避免了奇异值的产生。考虑造成涡环运动的因素,建立了随时间变化的非定常涡环模型。仿真结果表明:与解析法相比,本文采用的数值方法所耗机时短(仅需0.3871s),所得结果与解析法结果完全一致,计算结果精确;且得出的微下击暴流风场的分布与真实情况类似,可满足实时飞行仿真的需要。本文结果可为虚拟飞行实验提供一定的理论参考。

利用嵌套微分进化算法选择微下击暴流模型参数

微下击暴流场的建模在飞行仿真中具有重要意义。将多涡环微下击暴流模型参数选择看作一个优化问题,引入微分进化算法来解决该问题。在按照水平垂直风速最大峰值比进行参数选择中,同时包含了互相关联的两种寻优过程。对标准微分进化算法进行改进,提出利用嵌套的微分进化算法同时完成目标寻优和中间寻优两个过程。仿真试验表明,本文方法可灵活地生成任意水平垂直风速最大峰值比值的微下击暴流场,并且能够满足用户设定的误差范围要求。

微下击暴流风场模型在弹道仿真中的应用

为了研究微下击暴流风切变模型在外弹道仿真中的应用,基于流体力学基本原理,采用涡环法建立了微下击暴流风场模型,通过引入涡环倾斜变化矩阵来描述微下击暴流风场非对称特性,采用多涡环叠加的方法来模拟实际情况下的复杂风速分布。将六自由度刚体弹道模型与风场模型相结合,以某122 mm尾翼火箭弹为例进行弹道仿真。结果表明,所建立的微下击暴流风场模型具有良好的三维特性,能够合理描述实际微下击暴流风场分布;受微下击暴流影响,火箭弹的飞行时间、射程、侧偏、末速度以及角运动等弹道特性均发生较大变化。

微下击暴流的特征及其数值模似

文中概述了微下击暴流的特征 ,研究了 1 997年 7月 2 2日发生在北京地区的一个湿型微下击暴流的多普勒速度场结构 ;使用非静力全弹性中 -γ尺度模式 ,模拟了这个湿型微下击暴流线的主要结构和演变过程 ,与雷达实测结果吻合较好。结果表明 :在背景场为高温、高湿、垂直风速切变小的环境条件下 ,下沉气流的发展并非完全由蒸发、融化降温所产生的负浮力所支配 ,恰恰相反 ,降水拖曳力起主导作用 ;在不同的环境条件下 ,下沉气流发展的云物理过程可以有较大的差异。

飞机穿越微下击暴流的航迹变结构控制

把风干扰和系统摄动作为不确定因素，用不确定性系统变结构控制理论设计飞机的航迹控制律，使之对风干扰和系统摄动进行完全抑制。给出了受风切变干扰后系统的不确定性模型，推导出了飞机对风切变及系统内部不确定因素的不变性条件，最后设计变结构控制系统的滑动超平面和控制规律，并以ＣＩＴＡＴＩＯＮＩ飞机穿越一风暴区着陆为例，进行仿真计算，结果表明，所设计的控制规律效果很好。

含湍流可变向微下击暴流的建模

本文建立一个适合于飞行力学研究和飞行员训练的微暴流风切变模型。该模型可模拟以任意方向倾泻的微暴流，其暴核离地高度、暴核直径、暴流强度、暴流倾泻方向、距机场位置等皆为可调参数，使用灵活方便。文中还给出了一种模拟非平稳微暴流湍流的方法，使微暴流模型更趋完善。

飞机穿越微下击暴流起飞特性实时仿真研究

以大型客机为例,对飞机穿越微下击暴流的起飞飞行特性进行了实时数字、实时混合仿真及人机半物理仿真研究,分析了不同风场和不同进风高度对有、无人操纵飞行的航迹特性及相应状态变量响应特性的影响,探讨了飞机起飞飞行的安全性及正确操纵策略,最后给出了一些结论。

一种微下击暴流的实时仿真及可视化方法

微下击暴流是严重影响航空器飞行安全的特殊气象条件之一,对起飞和降落阶段的飞行造成很大威胁。本文提出一种微下击暴流风场的快速仿真算法和可视化技术,可为飞行模拟软件提供遭遇微下击暴流时的飞行状况及视觉仿真功能,有效提高飞行员对微下击暴流气象条件的感性认知和应对能力。该方法基于圆切线模型对微下击暴流风场进行快速仿真计算,并采用粒子系统叠加拖尾多边形而达到风场可视化效果。实际测试表明,该方法简便易行,可在主流游戏引擎上实现微下击暴流的实时仿真和渲染功能。

非线性时变机载雷达微下击暴流目标回波建模与算法设计

为了有效分析微下击暴流产生机理以及在非对称风场条件下微下击暴流的风速估计和回波谱,利用网格划分法的基本原理,结合多普勒效应建立了微下击暴流目标回波数学模型,并提出了一种机载雷达微下击暴流信号的处理算法.在非对称风场情形下仿真分析了顺风、偏风、侧风以及逆风时微下击暴流的风速估计以及功率谱.仿真结果表明,在不同距离门上的顺风、逆风、侧风以及偏风的风速变化符合微下击暴流的特征,非对称风场下的微下击暴流雨回波三维功率谱分布与非对称风场中的径向速度分布一致.

用光学位相补偿法测定微下击暴流冰表面电荷密度

用光学位相补偿法测定微下击暴流冰表面电荷密度张开锡，赵庆勋，董丽芳，尚勇（河北大学物理系保定０７１００２）张平（中国科学院物理研究所北京１０００８０）微下击暴流（Ｍｉｃｒｏｂｕｒ响是一种小尺度风暴，航空学界对于这种强烈的、局部性的、变化迅速的风暴予以...

湿微下击暴流对火炮外弹道精度影响分析

针对湿微下击暴流特性会对火炮射程、侧偏等参数产生一定的偏差,对火炮的射击精度影响较大问题,以155 mm火炮杀爆弹为研究对象,基于涡环原理与流体力学建立微下击暴流与雨滴运动模型,并融合为适用于弹道分析计算的湿微下击暴流模型,将湿微下击暴流模型与火炮6自由度弹道方程结合,仿真并分析不同初始涡环中心诱导速度对火炮平射与曲射两种发射方式射击精度的影响。实验结果表明:对于低伸弹道,外弹道侧偏与偏航角增加比例随着初始中心涡环诱导速度的增加而减小;而对于远距离射击,火炮射程随着初始涡环中心诱导速度的增大而减小,严重影响火炮的射击精度与杀伤效果。

机载雷达微下击暴流风切变信号处理与仿真

微下击暴流风切变是一种对飞机安全有严重危害的大气现象,为了有效分析微下击暴流风切变对飞行器所造成的危害程度。引入了危险因子,建立了微下击暴流风切变的危险因子数学模型,同时建立了一种简单有效的非对称风场模型,运用频域脉冲方法对微下击暴流风切变进行风速估计,由于微下击暴流风切变一般都含有雨滴,则运用多普勒效应和雷达截面积等原理对微下击暴流风切变信号进行了分析与仿真。仿真结果表明,建立的危险因子和风场模型能够真实有效地反映微下击暴流风切变所造成的危害程度,同时频域脉冲对方法能够很好地对微下击暴流风切变信号进行风速估计。

基于嵌套粒子群算法的多涡环微下击暴流模型参数选择方法

提出一种使用嵌套粒子群算法，根据微下击暴流水平垂直风速最大峰值比选择多涡环微下击暴流模型参数的方法．设计了包括目标群和中间群的嵌套式粒子群结构，使用中间群寻找水平垂直最大风速，并使用目标群最终选择模型参数．用该方法计算了水平垂直风速峰值比在0．3—0．7之间的多组多涡环微下击暴流模型参数，最终生成的微下击暴流场的水平垂直风速峰值比与预设值误差的数量级在10^-4以内．

基于多传感器数据融合的微下击暴流感知

针对微下击暴流的风场特性和几种任务传感器的探测原理,研究基于多传感器数据融合的微下击暴流感知和威胁评估方案.采用扩展卡尔曼滤波的方法建立微下击暴流的解析模型,提出改进的迭代算法实现数据融合并降低参数估计的计算量,依照所建模型进行威胁度评估.仿真实例中选用前视红外(FLIR)和激光雷达(Lidar)探测的风速数据对方案进行验证,并计算F因子,评估其威胁度.