直升机消防吊桶姿态模拟试验研究

为量化研究直升机消防吊桶灭火过程中消防吊桶姿态对洒水精准度及直升机稳定性的影响,搭建直升机消防吊桶姿态试验平台开展消防吊桶缩尺寸试验。开展来流速度、质量、绳索长度、加装尾鳍4种因素影响下直升机消防吊桶摆动试验,利用以姿态传感器和拉力传感器为核心的数据采集系统采集试验过程中消防吊桶的姿态角和绳索垂直方向的受力。结果表明:来流速度为8、16、24 m/s时姿态角变化极差为7.85°、20.40°、34.84°,绳索垂直方向受力极大值与自身重力之差为0.18、1.13、2.29 N;质量为301、271、241 g时,姿态角变化极差为17.45°、20.40°、38.27°,绳索垂直方向受力极大值与自身重力之差为0.95、1.13、1.17 N;绳索长度为100、150、200 mm时,姿态角变化极差为22.41°、20.40°、19.61°,绳索垂直方向受力极大值与自身重力之差为1.93、1.79、1.56 N;正交试验分析得出不同工况的影响因素大小为来流速度>绳索长度>质量,其中来流速度对试验结果影响极显著(P<0.01);直升机消防吊桶是否加装尾鳍的姿态角变化极差为15.78°、55.76°,绳索垂直方向受力极大值与自身重力之差为0.64、1.06 N。综上,降低来流速度、增加消防吊桶质量、增加绳索长度及加装尾鳍可有效降低消防吊桶姿态变化幅度,提高垂直方向受力的均匀性,从而优化洒水精度和直升机稳定性。

基于多代理模仿学习的普适边缘计算资源分配

普适边缘计算允许对等设备之间建立独立通信连接,能帮助用户以较低的时延处理海量的计算任务.然而,分散的设备中不能实时获取到网络的全局系统状态,无法保证设备资源利用的公平性.针对该问题,提出了一种基于生成对抗网络(Generative Adversarial Network, GAN)的普适边缘计算资源分配方案.首先基于最小化时延与能耗建立多目标优化问题,然后根据随机博弈理论将优化问题转化为最大奖励问题,接着提出一种基于多代理模仿学习的计算卸载算法,该算法将多代理生成对抗模仿学习(GAIL)和马尔可夫策略(Markov Decision Process, MDP)相结合以逼近专家性能,实现了算法的在线执行,最后结合非支配排序遗传算法Ⅱ(Non-dominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)对时延和能耗进行了联合优化.仿真结果表明,所提出的解决方案与其他边缘计算资源分配方案相比,时延缩短了30.8%,能耗降低了34.3%.

基于GA+SVM的航空铅酸蓄电池健康评估

针对航空铅酸蓄电池健康状况评估本身所存在的小样本、非线性和复杂性等特点,结合支持向量机(support vector machine,SVM)和遗传算法(genetic algorithm,GA),提出了一种新的航空铅酸蓄电池健康评估模型。由于支持向量机的分类准确率很大程度上取决于参数的选取,因此利用遗传算法对SVM模型参数进行优化,以得到优化的支持向量机的评估模型。为了验证该模型的有效性,利用中国民用航空飞行学院航空铅酸蓄电池的实测数据进行了验证,实验结果表明该模型的分类精度高达96.25%,该评估模型是可行的,并且为航空铅酸蓄电池的健康评估提供了一种新思路。

基于虚拟仪器的机器视觉技术在航空维修工具管理的应用研究

分析研究了我国航空维修工具管理的现状及问题,讨论了国内外对改问题的解决方案及存在的问题.结合生产实际,提出了将基于虚拟仪器的机器视觉技术引入到航空维修工具的自动化管理中,通过OCR技术识别工具生产厂家预留在工具表面的件号的方法来进行航空维修工具的自动化管理.

基于PNN的航空铅酸蓄电池容量预测

针对航空铅酸蓄电池容量预测的复杂性和非线性等问题,提出了一种基于概率神经网络(PNN,probabilistic neural network)的航空铅酸蓄电池容量预测模型。阐述了PNN的基本理论,分析了影响航空铅酸蓄电池容量的因素,并合理地选取了PNN的输入量。在中国民航飞行学院各个分院采集样本数据并进行了验证,验证结果表明,基于PNN的航空铅酸蓄电池容量预测方法不但具有泛化能力好、学习速度快、预测精度高等优点,而且可以有效地减少由满容量放电造成的电池老化,延长航空铅酸蓄电池的使用寿命,具有良好的应用前景。

飞机雷电间接效应仿真与研究

为了分析雷电对飞机的间接效应,采用基于传输线矩阵法的电磁仿真软件CST,对某小型纯金属机身飞机进行大电流脉冲注入仿真。具体仿真分析注入不同雷电流模型,雷电以3种路径击中飞机时,飞机的表面电流分布、舱内外不同部位的瞬态磁场分布以及内部不同类型电缆的耦合情况。仿真结果表明,飞机表面电流分布与雷击路径有关,与雷电流模型无关;飞机内部电缆耦合情况受雷电流参数影响较大;且不同类型电缆有不同的耦合表现;飞机各部位的磁场强度随雷电流幅值增大呈线性增长,舱内机箱上的磁场强度是机身外部磁场强度最大值的0.29%。

复合材料表面金属网对直升机雷击效应的影响

直升机的复合材料构件上通常采取贴金属网的方法防止雷击。针对不同材质和不同厚度金属网对直升机雷击效应的作用效果进行了对比研究:采用SAE-ARP5416推荐的方法,用数值仿真软件对直升机模型进行大电流注入仿真。结果表明:复合材料表面金属网可以有效防护雷击效应,且铜网和铝网防雷击效果差异不明显;铝网厚度小于0.15 mm时,其防雷击效果随着厚度增加而增强,当厚度超过0.15 mm时,效果无太大变化。建议选择铝网作为直升机复合材料导电层,且厚度宜约为0.15 mm。

超声波在线监测环氧树脂中温固化过程实验研究

采用超声波透射法成功实现了实时在线监测环氧树脂在不同条件下的固化反应过程,研究了超声波振幅衰减随固化反应时间的变化关系,探讨了中温条件下模具厚度和玻璃纤维对环氧树脂固化反应过程的影响。结果表明:振幅衰减呈现出先增加后减小并趋于稳定的规律;随着固化反应的进行,振幅衰减能够准确地反映出环氧树脂体系出现凝胶点的时间和黏稠态—凝胶态—玻璃态各相态的变化过程。提高温度能缩短固化时间,增加厚度和玻璃纤维能在一定程度上延缓凝胶点出现的时间,并对其机理进行了讨论。超声波在线监测为环氧树脂基复合材料的加工成型和制作工艺提供了理论依据和重要的技术手段。

基于灰色理论的172飞机故障预测方法

针对塞斯纳172基本型飞机在运行过程中的高故障率问题,提出了一种基于灰色理论的故障预测方法,该方法首先是将172基本型飞机故障信息数据集中处理和分析,分析了172基本型飞机故障千时率,其次建立预测模型GM(1,1),通过GM模型数据计算完成飞机设备的失效预测,最后对误差精度进行拟合检验,模型预测结果表明,此方法有效的预测塞斯纳172基本型飞机故障,实现用较少的数据得到较高的预测精度,降低172基本型飞机设备的故障率,提高设备可靠性,保障飞行安全。

直升机平台孔缝耦合仿真分析

在切向矢量有限元软件HFSS中,对某直升机在电磁辐射环境下进行了孔缝耦合的仿真。模拟了飞机由于外部加改装所需开孔的大小和数量,并对直升机外加发射源干扰,来反映机内电磁环境对飞机机载电子设备的影响。对孔缝耦合进行仿真,将仿真结果与DO-160F标准进行比对分析。同时,研究了机内辐射能量与频率、相位的关系,以及机身不同位置下的辐射能量。通过数值分析和仿真结果得出规律性结论,为直升机加改装设备开孔提供理论依据。说明孔缝耦合的电磁仿真分析在航电系统电磁防护的工作中具有重要的指导意义。

ELM在航空铅酸蓄电池容量检测中的应用

针对传统BP神经网络训练速度慢、参数选择难、易陷入局部极值等缺点,提出基于极限学习机(ELM)的航空铅酸蓄电池容量检测模型。极限学习机是一种新的单隐层前馈神经网络(SLFNs)学习算法,不但可以简化参数选择过程,而且可以提高网络的训练速度。在确定最优参数的基础上,建立ELM的航空铅酸蓄电池容量检测模型。实验结果表明:LM获得较高的分类准确率和较快的训练速度,从而验证ELM用于航空铅酸蓄电池容量检测模型的可行性和有效性。

EP加权静态SOR算法在航空碱性蓄电池健康评估中的应用

研究了我国航空碱性蓄电池维护的现状及问题,讨论了静态SOR算法在航空碱性蓄电池健康评估上的应用及其存在的缺陷,提出了EP加权静态SOR算法,其在静态SOR算法的基础上引入分时段加权处理,同时引入每个单体电压相对整体平均值差值的绝对值(DFM值),从而解决了静态SOR算法加权函数不明确,对那些已经完全损坏且不能充进和放出电的单体以及充电到一定值后其端电压不再改变的单体不能识别,甚至被误判为运行性能好的单体等问题。

直升机加装导线电磁干扰研究

针对直升机加装导线的辐射及串扰,采用CST软件搭建直升机及导线模型,从不同线型对直升机的辐射和对既有导线的串扰两个方面进行仿真研究。研究结果表明:单线对直升机的干扰最大;编织型屏蔽层可有效降低干扰,屏效可达百万倍;双绞线辐射很小,但是极易受外界干扰;屏蔽线辐射与串扰都很小;单线串扰受导线长度影响最大,随长度增长呈线性增长;单线的传输信号与激励源信号是微分关系。因此,正确选择导线类型并进行合理布线是降低导线干扰的有效方法。

智能化航空维修工具管理系统的研究

本文通过对比多种工具管理方法 ,提出了基于RFID技术的管理系统。该智能化工具管理系统替代了传统的工具管理方式,将工具管理体统中的三大主力通过应用RFID技术,来实现工具的快速存取、定位和监控,提高了工具的管理效率,进一步为民航航空提供安全保障。

基于模糊PID的多电机控制系统仿真

本文首先对理想情况下的无刷直流电机(BLDCM)数学模型进行了理论分析,然后利用MATLAB/SIMULINK环境搭建了三个无刷直流电机的模型,在实现了电流滞环和转速离散PID控制的双闭环调速的前提下,对其仿真曲线进行分析,经过多次调整,建立相应的模糊规则,封装成模糊系统用以替换离散PID控制器,从而搭建起完整的多电机控制系统。仿真结果表明加入了模糊算法之后的系统同步性相比于之前有了很大的提高,从而验证了该设计的合理性。

基于CFD方法的直升机外吊挂摆动仿真研究

直升机在进行外吊挂作业时,不同的飞行速度、绳索长度以及箱体形状会对外挂物的摆动幅度产生影响,而外挂物的摆动幅度也会对直升机的飞行姿态产生不利影响。本文对直升机外挂物模型进行简化,以外挂物摆动角度与外吊挂气动载荷为判据,通过CFD方法针对不同飞行速度、外吊挂形状以及不同的绳索长度进行分析,通过分析得到飞行速度越大,外挂物的摆动幅度越大,且不稳定性越强;绳索在一定范围内增加,可以减小垂直方向的作用力,但是绳索过长则会导致摆动角度增大,且垂直方向的受力增大;正方形箱体由于四周迎风面积相同,因此因迎风面积产生的扭转力矩小于矩形箱体,在进行外吊挂作业时正方形箱体较矩形箱体更稳定。

基于虚拟仪器的空速表校验仪研究

研究了我国空速表校验仪的现状及问题,讨论了虚拟仪器在空速表校验仪的开发上的优势以及系统结构,提出了基于虚拟仪器的空速表校验仪中对压力进行分段控制,将所需压力拆分为基准压力和精确压力再按需组合后来提高压力控制的精度的方法.

基于流固耦合的吊挂尾鳍构型分析

直升机吊挂运输以其不受地域限制、起飞场地要求低、高效灵活的优点,正逐步走进国民生活当中。虽然吊挂运输不会受到道路阻塞,装车困难的困扰,但是如何保障整个运输过程的高效稳定一直都是相关技术人员关心的问题。Raz R等在吊运集装箱(Container Express,CONEX)的构型基础上设计尾鳍,用来稳定吊挂运输过程,效果显著,成功地提高了吊挂运输的最大吊运速度。

基于边缘轮廓特征的双光图像配准算法

红外与可见光图像作为常见的多模态图像配准,被广泛地应用在医疗、农业自动化、材料检测等多个领域。同时图像配准作为图像融合的前置条件之一,在一定程度上对融合图像的精度和融合效果有着较大的影响。但由于红外与可见光图像自身的成像原理的不同,对应的图像分辨率、灰度值差异较大,导致红外与可见光图像在匹配时较为困难。为解决上述问题学者们提出了许多方法。这些方法基本可以归纳成三类:基于神经网络、基于图像区域和基于图像特征的方法。目前,红外与可见光图像配准一般采用的是基于图像特征的方法。如李晖晖,郑平,杨宁等人提出的基于SIFT特征和角度相对距离的图像配准算法;许金鑫的基于斜率一致性的电气设备红外与可见光图像配准方法;还有汪鹏的利用图像Canny边缘特征进行红外与可见光图像配准的算法。

基于无人机的移动边缘计算任务卸载

无人机具有高移动性,能帮助移动用户在基础通信设施缺乏的环境中快速部署边缘云。为降低基于无人机的边缘计算成本,提高能量利用效率,提出了一种移动边缘计算(Mobile Edge Computing, MEC)系统的任务卸载方案。首先基于排队论模型构建了多用户边缘计算模型,引入等待概率构造了移动边缘计算系统的成本函数,然后采用权重系数将多目标优化问题转化为求解卸载策略的单目标非线性规划问题,最后采用蒙特卡洛剪枝算法进行求解,并引入决策树剪枝算法降低了算法的复杂度。实验结果表明,文中提出的任务卸载方案在CPU性能较低、任务到达率较大的情况下均能降低成本开销,为基于无人机的边缘计算提供了一种低成本的解决方案。