面向航空发动机全寿命周期的美国战斗机发动机研究计划技术应用

为深入研究美国战斗机发动机研究计划下开发和验证的先进技术与产品研制的关系,对美国战斗机发动机相关研究计划采取自定义的研究方法,重点以美国PW公司第4代战斗机发动机F100和第5代战斗机发动机F119为研究对象,针对这2型发动机的全寿命期,以及与其相关的各类型研究计划进行系统分析。面向全寿命期的研究计划保障了战斗机发动机在全寿命期始终拥有先进技术;面向全寿命期特定阶段的计划既可提高发动机可靠性和性能,又可保障发动机定型后有充足的研制费用。结合美国战斗机发动机研制的经验,提出对中国战斗机发动机发展的启示,即航空发动机研究计划不能仅在预研阶段和型号研制前期实施,而应该贯穿型号研制的整个全寿命周期,为型号研制全寿命期提供先进的技术和经费,从而保障型号的顺利研制和有效服役。

舰载战斗机多传感器协同探测模型设计与仿真

为提升舰载战斗机多传感器协同探测作战效能,基于空中截击战情想定,按照作战空域从远到近,建立了舰载战斗机空域增程搜索、雷达一发多收、雷达红外融合探测、编队协同制导和雷达多波束探测场景模型。在超视距、中距和近距搜索阶段,重点对多传感器协同探测模式中的增程探测、探测及干扰和多波束探测进行了仿真分析。根据不同作战距离,创新性开展了作战流程下多传感器协同探测模式设计。

战斗机—无人机编组协同系统需求捕获与验证

战斗机-无人机编组协同(fighter-drone teaming,FDT)是人员-信息-物理-智能一体化的全新作战形态,其系统需求捕获与验证方法尚没有工程先例和经验可循,亟需正向探索和实践。在一般的基于模型的系统工程(model-based systems engineering,MBSE)方法基础上,提出整体纳入跨装备协同要素、将分析模型和验证模型分开构建、同步考量逻辑行为与时空关系的捕获与验证策略,以及适用于编组协同“任务场景构建-系统行为分析-需求映射定义-模型在环验证”的流程和具体方法,进而以典型“二带二”对地FDT为例进行应用检验。检验结果表明,该方法可满足工程总体多专业联合工作需要,能够高效形成编组协同系统需求清单及相应的捕获与验证依据,从而为后续的系统设计和实现确立清晰的开发目标和设计指导。

飞机六自由度模型及仿真研究

以国产某型号飞机为背景 ,提出六自由度飞机对象建模的一般方法和原则。此建模方法直接根据牛顿第二定律推导出全量非线性方程 ,没有对刚体运动模型和气动数据做线性化处理 ,考虑了飞机纵横向之间的耦合作用和决定飞机性能的绝大多数因素 ,因此该模型更精确、更全面地反映了飞机的实际运行特性 ,并且具有较强的通用性。用高性能仿真软件MATRIXx作为开发环境极大地提高了仿真手段 。

面向对象的战斗机飞行仿真建模初探

由于现代战斗机系统的复杂性和仿真任务的多样性,使得传统软件设计方法设计的飞行仿真软件的可重用性很低。综合运用面向对象技术和模块化设计思想,研究了战斗机飞行仿真的建模方法,设计了具有较好可重用性、可用在其它机型的飞行仿真中的最低限度飞行仿真对象。仿真试验证明所提出的面向对象的战斗机飞行仿真建模方法的可行性和高效性。

基于压电智能结构飞机座舱振动噪声主动控制研究

针对在某些特殊情况下飞机座舱振动、噪声过大的实际情况 ,本文对其进行了振动、噪声抑制研究。以某飞机座舱模型为研究对象 ,利用压电智能结构 ,并结合振动主动控制方法和 L MS自适应滤波算法 ,实现了一套完整的飞机座舱模型振动、噪声主动控制系统。最后本文给出实验结果 ,证明了此方法对飞机座舱模型振动。

缩比模型飞机及其飞控系统与原型机的相似关系

从量纲理论出发 ,简单地导出了原型飞机与缩比模型飞机各物理量的相似比例关系 ,说明了在构成缩比模型飞机数学方程时应注意的问题。用所得的方法 ,求取了现代战斗机缩比模型飞机的数学方程 ,并对其进行了仿真验证。仿真结果表明 ,该方法是正确的。此外 ,还推导了缩比模型飞机飞行控制系统动态环节相关特征量的相似比例关系 。

战斗机对地攻击作战效能分析

运用马尔柯夫过程理论 ,建立了战斗机攻击地面目标的战场想定和数学模型 .通过分析战斗机的作战生存特征、打击能力和所使用的进攻战术以及各种战场防空武器系统的物理特性和损伤机理 ,评估了任务成功率、目标被毁率、飞机损失率以及与费用相关的最优战斗时间等作战效能指标 .给出了战斗机对地攻击作战效能的计算实例 .结果表明所建模型客观地描述了对地攻击作战的实质 .

有人机/无人机协同空地攻击效能评估的综合指数模型

研究了未来有人机/无人机协同空地攻击的典型作战模式,然后根据混合编队的作战过程和特点,提出了一种建立有人机/无人机协同空地攻击效能评估的综合指数模型;同时确定了综合指数模型中各分系统和分项能力的评估模型。最后以6种有人机和6种无人机的协同空地攻击效能评估为例计算并检验了模型的可用性。

我国先进战机出厂费用的预估方法

由于年代上的差别、技术水平的提高和国内外研发体制的不同,国外已有的成熟估算模型不能直接用于国内先进战斗机(三代以上的战斗机)的出厂费用估算.针对这种问题,研究了国内外军工体制的差异、先进战斗机的新技术特征和研制过程的新特点对费用产生的影响,将研制体制、引进仿制、航电技术升级、改进改型和研制周期拖延5种因素考虑到费用计算当中.根据战斗机出厂费用数据统计,以Burns估算模型为基础,引入了相关的"费用因子",采用比例缩放、最小误差等方法,建立了一种国内先进战斗机出厂费用估算的新模型.以国外先进战斗机和国内三型战斗机作为算例,验证了新模型的有效性和实用性.

面向任务的有人机/无人机协同对地攻击概率模型

有人机/无人机协同对地攻击是未来空对地打击的主要作战样式,如何评估其协同作战的效能是军地双方共同面对的重要课题。首先根据完成对地攻击任务的4个环节建立了对地攻击的总概率模型;然后基于桥联模型建立了各个环节的概率模型;最后给出了一架有人机协同两架无人机对地攻击的算例,并对模型反算、协同与非协同对比以及多波次攻击等问题进行了讨论和分析,验证了模型良好可用性和广泛适用性。

划分超视距、近距的多机协同作战战术决策

针对战斗机超视距协同作战和近距协同作战的不同,提出了划分超视距、近距的多机协同作战战术决策;在超视距协同作战模型中引入了拦截时间进行威胁评估,目标分配时采取了整体最优的原则;在近距作战模型中采取了多项指标综合的威胁评估模型,并提出了在编队共享探测信息的基础上进行威胁躲避和按单机最大灵活性进行目标分配的协作方式,格斗时单机采取"逐级淘汰机制"的方法选择机动方式;最后提出了用模糊模型识别的方法对作战阶段进行合理的划分,并给出了两种作战阶段转变的规则。仿真验证了不同阶段的协同作战模型以及转变规则的合理性与正确性。

迎头抢攻飞行轨迹数学建模及评估

为提升飞行员空战对抗训练水平,提出了对迎头抢攻空战训练建模评估。通过对迎头抢攻空战战术基本过程进行分解,建立了迎头抢攻空战战术飞行轨迹数学模型,确定了迎头抢攻空战战术的理想飞行轨迹。利用灰色关联度分析,根据实际轨迹与理想轨迹相似性,对迎头抢攻空战战术飞行轨迹进行评估。结合迎头抢攻战术在关键时刻对飞机轨迹的特定要求,综合得到飞行轨迹评估结果。案例验证该方法符合实际,可以有效反映航空兵空战训练对飞行轨迹的战术要求。

战斗机座舱人机界面基本模型分析

讨论战斗机人机界面的组成部分及其功能,把各部分划分到飞行员和战斗机的三要素中,在此基础上建立了战斗机座舱人机界面三要素基本模型;通过分析要素组成部分间相互关系,利用不同的线条表示其不同程度的相互作用关系;对飞行员和战斗机的三要素组成部分进行了工效分析,进而探讨其在战斗机人机界面中的作用。通过人机界面模型的建立以及对战斗机座舱人机界面模型中的三要素进行的工效分析,得出了在人机界面中各个因素的重要程度及其功能作用,为战斗机座舱人机界面的设计提供了参考。

战斗机空战效能评估的综合指数模型

首先详细分析了战斗机空战效能评估中常用的对数法模型,指出了模型中存在的问题；然后结合空战理论和实际情况,针对原模型存在的问题提出了一种新的效能评估解析计算方法——综合指数模型；同时对综合指数中各分项能力的评估模型进行了修改完善。最后以7种机型的空战效能评估为例计算并检验了模型的可用性。

双机格斗行为建模方法研究

行为模型的真实性是决定CGF真实性的关键因素之一。针对双机格斗空战 ,提出了一种基于模糊规则的三层行为模型 ,并运用遗传算法对底层飞行状态模糊控制器进行了优化。文中给出了仿真实验结果。结果表明这种用模糊规则建立的行为模型产生了逼真的空战格斗行为。

基于多模型方法的全包络鲁棒飞行控制器设计

利用新一代歼击机不同平衡点的多个非线性子模型对其机动飞行的全包络模型进行逼近。对于每一个子模型,设计相应的动态逆控制器,应用模糊神经网络产生控制器切换决策,实现不同飞行状态下不同模型控制器之间的相互切换。同时为了提高多模型飞行控制效果,对各模型控制器的输入及输出采样并作为神经网络的学习样本,形成一个全包络内的多模型统一神经网络控制器。最后通过歼击机的大迎角机动仿真来验证所设计的基于多模型的统一神经网络控制器的有效性,仿真结果表明所设计的统一神经网络控制器是有效的。

消防员伤亡案例的事故致因“2-4”模型解读

运用事故致因"2-4"模型研究自2003年起建筑坍塌引起的消防员伤亡事故,找到造成其伤亡的直接原因即人的不安全动作和物的不安全状态。认为消防员的安全知识不足、安全意识不强以及安全习惯不佳是造成其伤亡的间接原因,消防部队的安全管理体系存在问题是根本原因,消防安全文化的建设程度不高是根源原因。提出从注重灭火前侦查、健全消防部队专职安全员制度、建立统一的消防员事故调查系统、落实处置程序的意识等方面杜绝此类事故的再次发生。

差动平尾和方向舵辅助滚转的横航向数学模型研究

为了解决高速飞行时副翼效率不足的问题 ,现代战斗机在横航向操纵中广泛采用了差动平尾和方向舵辅助滚转 ,这样适用于常规操纵飞机的横航向运动方程已不能应用于此类飞机。本文重新推导了针对此类飞机的横航向运动方程和传递函数 ,并对模型进行了验证。可以为飞行品质分析、飞行模拟和空战仿真提供可用的数学模型。

基于计算机模型的消防员烧伤预测方法

通过将人体热生理、消防服和皮肤灼烧三者的模型结合起来,建立一个集环境、消防服和消防员于一体的计算机模型。模型中的环境、消防服和消防员三者动态热量交互作用,建立了一种考虑人体热生理调节影响下的火灾救援动态烧伤预测方法。结果表明模型能有效预测消防员高温作业下的热生理变化。采用此模型对某一救援过程进行计算,预测了救援过程中消防服的温度分布变化、消防员的热生理变化和热量传递过程,并进行了烧伤预测。