航空三级式发电系统非线性建模与硬件在环实现

针对航空三级式发电系统在故障诊断与状态监控研究中进展缓慢的问题,对系统的非线性关系和信号传递逻辑进行了研究,建立了发电系统的非线性模型,构建了硬件在环测试平台。首先利用电流-磁链神经网络,拟合了电机电流-磁链的非线性关系;其次提出变参数平均值模型的改进型,准确预测了旋转整流器的输出电压降;最后分析了系统的信号传递逻辑,完成了对系统的非线性建模。结合航空三级式发电系统的非线性模型和RT-LAB实时仿真机完成了硬件在环测试平台的构建,并利用GJB 181B—2012标准对平台进行了有效性验证和控制能力的验证。验证结果表明,在小型单发飞机所需的发电系统输出功率为45 kV·A的条件下,平台输出三相交流电的稳态电压为113.0174 V、电压不平衡度为0.2532 V、电压调制幅度为2.0596 V,满足GJB 181B—2012标准对供电品质的要求,并且还可以在30~50 kV·A内跟踪任意指定输出功率。该平台利用非线性建模技术、硬件在环技术打破了传统航空发电系统研究中对于实验环境的要求,可以降低研究成本、缩短研究周期,对于航空发电系统的控制器研究以及航空发电系统的更新换代具有加速功能。

基于结构光的铆钉凹凸量双目视觉检测方法

为了弥补飞机铆钉凹凸量的传统检测方式在精度、效率及稳定性方面的不足,提出了一种基于结构光的铆钉凹凸量双目视觉检测方法。首先通过工业投影仪将结构光投射到铆接表面,由双目相机采集投影图像。然后根据铆钉边缘特征提取出铆接区域,并采用改进的格雷码解相位方法计算铆接区域表面的相位信息。根据相位信息匹配特征点,利用视差原理计算出点云。最后通过点云数据处理,计算出铆钉的凹凸量。制作标准件并完成了凹凸量测量试验,测量误差在±20μm以内,重复测量标准差小于3μm,单个铆钉测量用时约2.2 s,能够满足现场测量精度和效率要求。

航空导向器三维测点处理与喉道面积精确计算

导向器是航空发动机的重要部件,喉道面积作为其关键参数直接影响发动机动力性能。针对导向器喉道面积现有测量方法效率低、喉道面积估计不准的问题,提出了导向器三维测点处理与喉道面积精确计算的新方法,并在多联叶片导向器样件上开展了该方法与三坐标测量计算方法的对比实验。实验结果表明,所提方法得到的喉道面积更精确,且多次测量计算结果具有较高的一致性。

航空三级式直流发电系统瞬变电压抑制技术研究

三级式无刷发电系统是当前多电飞机等航空飞行器的主流电源系统,发电系统通常需要在大倍数功率过载和空载状态进行切换,而在航空电源标准中对瞬变电压峰值和恢复时间都有严格要求,随着功率密度和转速指标不断提高,发电系统交流频率和电机绕组感性成分逐渐增大,负载切换下瞬变电压抑制成为关键难题。本文研究了高压三级式直流发电系统瞬变电压的产生机理和多种抑制方法,通过仿真和理论分析了抑制手段及效果,进行了多种方法的优劣性综合对比,能够为新一代高速大功率航空三级式发电系统设计和可靠应用提供参考。

DA42NG飞机复合材料三四级损伤修理流程分析

DN42NG飞机由奥地利钻石飞机公司设计制造,机身、机翼、安定面、操纵舵面等结构均为复合材料。某校大量采购了DN42NG飞机作为中教机使用。随着飞机运行量的增加,各分院的DA42NG飞机已经出现飞机表面漆层甚至复合材料划伤、裂纹、破孔等损伤,并且随着飞机运行量的进一步增加,鸟击、碰撞等外来物撞击带来的损伤以及日常飞行训练造成的损伤也将会继续增加。因此,针对DA42NG飞机三四级损伤修理的流程进行分析和研究具有重要意义。

静稳定快速变化的飞行器驾驶仪极点配置设计

从伪攻角三回路自动驾驶仪的数学模型出发,分析了系统稳定边界,给出了最大允许的机体不稳定度经验公式。结合工程应用情况,建立了控制参数与闭环极点的简便解析关系,并对控制参数进行了预测校正。实例分析表明该方法便捷有效,收敛速度快,适用于静稳定性快速变化的飞行器三回路自动驾驶仪的设计。

基于数字孪生的航空发动机工艺设计系统构建方法

为了实现降低产品三维模型曲线的曲率极差的同时,达到提高工艺规程合格率、降低传递至执行端时长的目标,提出基于数字孪生的航空发动机工艺设计系统构建方法。利用基础数据层的数据库及文件系统调取基础数据层的航空发动机工艺数据,Savitzky-Golay滤波法对数据曲线作平滑处理后,Siemens NX软件构建航空发动机三维模型,实现航空发动机由物理环境到虚拟环境的数字孪生。设计结果经通信层的通信协议完成与用户层的数据交互。结果表明:该方法构建的工艺设计系统可实现航空发动机三维模型构建及曲线平滑处理,降低三维模型曲线的曲率极差和传递至执行端时长,提高工艺规程合格率。

飞机复材主承力结构数字化高性能装配协调技术研究与应用

为满足新一代大型飞机复合材料主承力结构高精度、低损伤、低应力的装配性能与技术指标保证需求,本文以产品多种类关键特征耦合分析与控制为装配协调设计线索,以工程化应用研究为主线,系统地阐述了以关键特征识别、三维工艺容差仿真分析、装配过程变形预测、实测数据预装分析、高精度装配补偿等方法为主要技术路径的飞机复材主承力结构数字化高性能装配协调技术体系,并以典型复材外翼盒段部件装配为对象,对上述体系方法进行了全流程工程应用研究与试验验证,解决了复材外翼盒段部件装配协调设计与产品补偿策略设计问题,产品装配质量满足设计要求。

基于三维激光扫描的教学用飞机结构虚拟实践平台构建

依据教育部虚拟仿真实验教学课程的建设要求和航空类人才培养目标,结合飞行器设计与工程本科专业特点,利用三维激光扫描、逆向建模和可视化演示等数字化技术手段,为“飞行器结构设计”“结构维修与适航”等航空专业核心课构建了教学用飞机结构虚拟实践平台,营造了“沉浸式”“虚拟机库”的教学氛围,取得了显著的教学成效,满足了在线教学资源共享、多校区实物教学演示等要求,储备了大量的典型飞机结构数字化案例。

基于分层误差补偿的飞机柔性工装定位精度提高方法

飞机柔性工装中三坐标定位器的定位精度直接影响飞机大部件间的装配精度。提出了一种分层误差补偿模型以提高其定位精度,首先对定位器堆栈式结构和导轨间相关性进行分析,改进各轴运动方向上的角误差,提高整体线性误差补偿精度;然后采用遗传算法优化的神经网络对线性补偿后误差较大的位置点进行非线性误差补偿;最后将线性模型和非线性模型结合,提出了分层误差补偿模型,并进行了传统误差补偿模型和分层误差补偿模型的对比实验。实验结果表明,分层误差补偿模型与传统误差补偿模型相比,空间误差补偿效果最大可提高58.09%、均值可提高46.92%,有效地改善了误差补偿效果,提高了飞机数字化装配的精度。

基于导轨相关性的定位器误差模型分析与改进

飞机数字化装配中三坐标定位器的定位精度直接影响部件间的装配精度,提出一种改进的误差补偿模型以提高其定位精度。通过分析定位器堆栈式结构和导轨间相关性,改进各轴运动方向上的角误差模型;基于导轨相关性的误差、滚珠丝杠导程精度误差和轴向进给误差,建立改进后的定位器综合误差模型;进行传统误差补偿模型与改进误差补偿模型的对比实验。实验结果表明,基于导轨相关性改进的误差补偿模型与传统误差补偿相比,空间误差补偿效果的最大值可提高28.07%,均值可提高14.09%,有效提高了误差补偿效果以及飞机数字化装配的精度。

变构型飞行器柔性蒙皮形状光纤重构方法

变构型飞行器在飞行过程的大尺度变形监测是航空航天领域的研究难点和热点,现有方法难以实现飞行器飞行过程中的高精度三维变形监测。针对这一问题,提出一种基于光纤传感的变构型飞行器柔性蒙皮形状光纤重构方法,以实现飞行器飞行过程中的变形监测。基于光纤光栅应变传感原理,推导了光纤应变和曲率之间的关系,建立了光纤传感局部坐标系和全局坐标系之间的转换矩阵,实现了光纤测点坐标到全局坐标系的转换,根据空间曲线拟合方法研究了基于曲线拟合的三维变形重构算法。同时,为了减小光纤传感器的测量误差,对光纤传感器进行标定测试,获得了传感器的应变灵敏度。为了验证所提方法的有效性,对柔性蒙皮样件在不同曲率下的三维变形重构进行了实验测试。实验结果表明,柔性蒙皮样件在0~15.38 m-1曲率的变形范围内,形状重构方法的平均误差为3.5%,最小误差不足2.1%。所提方法在航空航天等领域具有较好的应用前景。

飞行器RCS近场三维成像的几何设计与性能分析

飞行器隐身设计是先进飞行器总体设计的关键环节,随着更为复杂的结构以及新兴复合材料应用于飞行器制造,基于缩比模型的电磁散射特征分析变得不再精确,在室内或者室外较小区域内开展对全尺寸飞行器电磁散射特征的近场成像与诊断已经成为高效率评估隐身特性的重要方式,受到国内外的广泛关注。本文介绍了两种典型的飞行器近场成像几何,基于球面波分解理论分别建立了信号模型,推导了频域成像处理算法,对比分析了两类不同成像几何对应的成像处理流程,提出子孔径成像处理是分析飞行器电磁散射特征的基本策略;归纳了平面阵列三维成像与柱面阵列三维成像在成像处理复杂度、点散布函数、应用特点等方面的区别与联系。文中通过仿真数据的三维成像验证了所提信号模型与处理算法的正确性。

信息融合图像识别算法及其在三维飞机图像识别中的应用研究

将D S证据推理与不变矩理论相结合,提出了信息融合图像识别算法,并应用于三维飞机图像的识别。构造了基本置信指派函数,建立了分类规则,针对Dempster组合规则只适用于高置信度、低冲突性的情况,应用可解决证据冲突的加权分配冲突法及吸收法,完成了三维飞机图像识别的仿真,比较了3种组合规则的识别效果,结果表明吸收法识别率最高。

基于三维模型的飞机红外图像仿真研究

要对红外成像制导导弹攻击飞机的过程进行仿真,需要生成目标飞机的红外图像。当飞机受到导弹攻击时会采取各种机动动作进行规避,这就使导引头所探测到的图像随着弹目距离、飞机姿态而变化,所生成的红外图像必需能够反应这种变化。文章首先根据能量守恒定律和黑体辐射定律,并综合考虑了大气透过率、光学系统透过率和探测器响应率的影响,推导了导引头探测器接收到的飞机红外辐射功率计算公式,利用该公式计算出所建飞机三维模型每个面的辐射功率,并将其转换为红外灰度值,最后利用OpenGL技术直接对飞机三维模型进行操作,以实现各种位置、姿态下三维飞机模型到二维图像的转换,并用光学系统的点扩散函数与输出的图像进行卷积,最终得到反映光学模糊的飞机红外图像,最后开发了红外图像仿真软件,利用该软件生成了几种不同位置、不同姿态下的飞机红外图像,并对其进行了分析。

三机时差频差联合定位精度分析

从时差频差联合定位方程组出发,基于牛顿迭代法求解定位结果,并从理论上分析定位误差,说明时差频差联合定位的特点。考虑到双机时差频差定位中固有的定位结果模糊和定位精度不高2个问题,提出三机联合定位,通过飞机的两两组合消除定位结果模糊,并通过数据融合提高定位精度。通过仿真验证三机定位相对于双机在解定位模糊和精度方面要优于双机定位。

人工免疫算法路径规划在林火救援中的应用

为解决复杂环境下双机林火救援路径规划问题,提出用人工免疫算法规划三维飞行航迹。借鉴人工免疫算法规划机器人路径的方法,通过考虑飞机飞行特性和双机路径规划的要求,为双机异地出发同时到达规划出三维飞行路线,并对算法的主要影响因素进行了分析和估计,获得规划航迹的最优参数,用于设计安全高效的飞行航迹。研究结果表明,该方法能规划出复杂环境下双机飞行航迹,利用参数优化后的人工免疫算法不但能快速有效地规划三维航迹,而且丰富了航迹规划方法研究。

主动雷达导引头多路径效应的数字仿真

对于平整和起伏的地面或海面 ,分别给出了一种基于多反射点复杂目标的多路径回波的时域复包络波形数字仿真模型 .采用随机分形插值算法利用地形实测数据对复杂的起伏地面和海面进行三维地形建模 .对不同粗糙度地面上的低空目标的多路径回波进行了仿真计算 ,并使用主动雷达导引头数字仿真模型进行了多路径干扰环境下对低空目标的跟踪实验 .仿真实验表明 。

三旋翼飞行器的建模及其姿态自抗扰控制

根据国内外旋翼飞行器的研究现状以及三旋翼飞行器的机械结构,对三旋翼飞行器进行力矩分析,建立数学模型.采用自抗扰控制方法对三旋翼飞行器的姿态角进行姿态控制,通过Matlab仿真与PID控制方法的对比试验,以及跟踪不同数值大小的阶跃响应信号进行分组仿真.仿真结果表明,自抗扰控制算法具有有效性和快速性,分组试验表明针对不同大小的阶跃信号,可采用不同的参数进行调节.结果表明:该方法既具有良好的滤波性与鲁棒性,又保留了PID控制的大体框架与结构简单等优势,在工程和之后的试验中有一定的指导价值.

飞机附件数字化校准系统的开发与应用

为提高飞机附件安装的自动化和数字化水平,基于刚体运动学及广义坐标理论,构建了一种面向某型飞机附件校准系统的软件框架。该框架采用C/S多层架构体系,从装配关系表达、工艺流程管理、数据组织、计算框架和统计分析方法等方面,阐述了该系统的主要功能、子系统组成和若干关键技术。详细介绍了工艺管理系统和测量系统的工作模式及实现方法,包括数据存储和交换方法、激光跟踪仪的访问与控制技术等。应用实例表明,该系统能满足附件安装过程中各应用层次的自动化及数据管理需求,并为进一步优化装配流程、提高装配精度和效率提供数据基础。