一种“可抛机翼”变构型飞行器设计与性能分析

变构型飞行器可以通过改变自身构型在不同的飞行条件下同时具备良好的气动特性,从而适应不同的任务需求和飞行环境。针对传统变构型方式会增加飞行器质量和结构复杂度的问题,设计了一种具有“可抛机翼”的变构型飞行器,其常规构型可实现高亚声速巡航,在抛离机翼后变为弹体达到超声速,用于末段突防、打击等军事用途,针对变构型前后2种状态进行不同飞行条件下的数值计算,初步评估该飞行器的气动性能,再通过飞行仿真模拟飞行器从抛离机翼到加速冲杀的全过程。研究结果表明:这种飞行器可以通过构型的改变适应不同的飞行环境,为高速变构型飞行器的构型设计提供参考。

组合式仿枫树子飞行器与空中分体技术

仿枫树子飞行器是一种模仿自然界枫树种子飞行原理的仿生飞行器。为提升仿枫树子飞行器的任务执行能力,设计了一种组合式仿枫树子飞行器,组合体可2、3或6个单体飞行器通过组合箱组合而成,具有地面快速拆装和空中受控分体的能力。基于叶素-动量理论完成了单体飞行器和组合体飞行器的气动建模,分析发现组合体飞行器的飞行效率相比单体飞行器提升了13.3%;完成了飞行器动力学建模和外环控制律设计,并通过六自由度飞行仿真对飞行器的典型飞行状态、空中分体过程进行了研究,结果表明飞行器具备可控飞行和空中稳定分体的能力;在实际飞行试验中,成功实现了三机组合体的空中分体。组合式设计与空中分体技术,使飞行器具备了高飞行效率和无人机集群的双重优势。

展开式变体垂直起降飞行器气动布局与控制策略设计及飞行验证

垂直起降飞行器具有固定翼飞行器飞行航程远、飞行速度快的性能优势,又同旋翼飞行器一样机动灵活,具有垂直起降的功能,近年来成为飞行器研究领域的研究热点之一。尤其是尾座式垂直起降飞行器由于其结构简单、重量利用率高等优点,受到了较多关注。本文提出了一种机翼可展开的尾座式变体垂直起降飞行器总体布局方案,为该布局设计了一种具有自锁功能的机翼变体驱动机构。利用风洞测力实验对飞行器固定翼巡航模态、四旋翼悬停模态及变体过渡过程的气动力进行研究,给出了飞行器在固定翼巡航模态下的配平能力与飞行性能,及前倾加速及变体过渡过程中的气动特性。并提出了一种升降副翼-旋翼协调航向增强控制策略,有效提升飞行器悬停模态的航向控制力矩。通过对飞行器变体转换过程的受力情况研究,为该构型飞行器设计了一种基于空速与俯仰姿态角的变体过渡控制策略。对该构型飞行器进行了飞行试验验证,结果表明飞行器在四旋翼悬停和固定翼巡航模态下表现出良好的操纵性和抗风能力,成功实现了平稳的无高度损失模态转换,验证了控制策略的有效性。

三种机器学习非定常气动力建模方法对比分析

针对大迎角下非定常气动力建模问题,以F-16战斗机为研究对象对随机森林方法、深度神经网络方法和物理神经网络方法三种模型的大迎角下非定常气动力建模效果开展研究。首先,介绍了纯数据驱动的随机森林方法和深度神经网络方法两种机器学习方法;然后,在深度神经网络方法的基础上,提出了一种将状态空间模型与神经网络相结合的物理神经网络方法;最后,对三种方法的内/外插性能进行对比。仿真结果表明,三种建模方法均具有很高的内插精度,而物理神经网络建模方法由于在训练过程中增加了物理信息约束,外插性能优于其他两种方法。