智能飞行器技术专业建设的挑战与思考

智能飞行器技术是教育部为适应智能化时代发展需求而设立的新专业。智能飞行器是机械化、信息化、智能化融合发展的产物,方兴未艾。当前智能飞行器尚无公认的定义,因而关于智能飞行器技术专业建设的建议莫衷一是。智能飞行器是什么,智能飞行器技术给人才培养带来什么变化,智能飞行器技术专业应该怎么建设等问题一直是相关高等院校专业发展研讨与关注的重点。文章通过对智能飞行器内涵的分析并借鉴国内外部分知名高校相近专业的培养理念和课程体系,从知识体系、课程建设、配套环境三个方面分析智能飞行器技术专业建设面临的挑战,并从建设理念、关键问题、具体举措三个方面详细阐述智能飞行器技术专业课程体系的建设思路。

智能飞行器技术专业数字化教学变革路径研究——以数字样机建设为牵引

智能飞行器技术专业是具有重要影响力的新兴专业,推动该专业的数字化教学变革是国内外航空航天技术的重要发展趋势和建成世界一流智能飞行器技术专业教学模式的现实需求。该文提出以飞行器数字样机为牵引,着眼于飞行器气动、结构、隐身、控制和智能一体化设计,探讨智能飞行器技术专业数字化教学变革的有效路径,引领智能飞行器数字化设计发展的新方向。对于探索院校智能飞行器技术专业课程体系、教学模式、评价体系,揭示空天领域高素质新型军事人才培养规律,以及提升空天领域教育教学水平等均具有重要意义。

多约束下智能飞行器航迹规划的误差校正方法

针对复杂环境下智能飞行器在飞行区域内的航迹误差校正问题,利用动态规划方法设计一种能够满足多约束多阶段的动态航迹规划模型.通过设置飞行区域、区域内的校正点位置,及各校正点的状态等多种约束条件,建立以最短可行航迹和最少校正点数目为优化目标函数的随机性动态航迹规划模型;再采用可行校正点集合中距离球心最短的校正点构建唯一性动态航迹规划模型,以便消除模型运行时校正点的随机性问题,最后经过数值仿真实验验证两种动态航迹规划模型的可行性与有效性.研究结果表明:随机性和唯一性两种动态航迹规划模型均有效解决了复杂环境下智能飞行器在飞行区域内的航迹规划误差校正问题,且唯一性动态航迹规划模型表现更为优越.

基于问卷调查的空天智能飞行器交叉学科建设模式研究

交叉学科是激发原始创新、突破重大项目、提升学术影响的重要形式之一,空天智能飞行器技术具有天然的学科交叉性。围绕空天智能飞行器交叉学科发展的影响因素、建设机制、管理体制等问题开展问卷调查研究。基于调查结论,提出了加快交叉学科建设的模式,即宏观中观的顶层设计、需求牵引的组织结构和四位一体的管理体制,可为我国高等院校交叉学科发展提供有益参考。

智能飞行器与灾害救援

在我国,每年由公共安全问题造成的损失约占GDP总量的5%,经济的高速发展与公共安全应急保障基础薄弱的矛盾日益突出,突发公共安全事件应急管理已被我国政府提到"保障国家经济社会可持续发展、保障人民生命财产安全、构建社会主义和谐社会的重要环节"的高度。突发性公共安全灾害事件发生后,如何快速获取灾情宏观信息及准确获取灾情详细信息,并对灾害现场进行动态地全面监测监控,实时了解现场灾情变化状况。

智能可变形飞行器关键技术发展现状及展望

智能可变形飞行器是当前航空航天飞行器研究领域的一个热点,是最有可能带来航空航天技术变革,产生颠覆性影响的领域之一,因此受到国内外的广泛关注。本文首先指出飞行器可变形的需求主要来源于如下几个方面,即:1)未来飞行器的飞行空域、速域不断扩大,固定外形可能无法满足不同飞行工况对飞行器气动和飞行性能的需求;2)单架飞行器实现多个飞行使命和任务,可能需要飞行器在执行不同飞行任务时具有不同的气动外形;3)提升现有飞行器的气动总体性能,要求其在各个飞行阶段,通过调整气动外形,使其始终保持优良的气动和飞行性能。介绍了现代意义上的智能可变形飞行器所包含的“变形”和“智能”两方面的含义,其中“变形”是指不同空间尺度(局部、分布、整体)和时间尺度的连续变形,涵盖的范围很宽。按照变形尺度和实现的功能将其划分为三类,即:局部变形(小变形)、分布式变形(中等尺度变形)、整体式变形(大尺度变形)。按照实现方式将其划分为两类:机械式变形和基于智能材料结构的变形。并指出当前这个领域的所谓“智能”基本都限制在智能材料或结构、智能控制等较为单一的领域,距离理想的智能变形有很大差距。本论文的论述重点放在可变形技术所涉及的基础科学问题和关键技术。第二,从1903年人类第一架依靠柔性变形机翼实现控制的莱特兄弟的带动力飞行器起,到20世纪六七十年代以F14为代表的变后掠翼技术,至近些年来在湾流III飞机上成功实现飞行演示验证的连续变后缘弯度技术,系统地介绍了可变形飞行器的发展历程。第三,分别从可变形飞行器设计所面临的关键技术和可变形飞行器两大基础科学问题及技术瓶颈问题的角度,系统地介绍了可变形飞行器所面临的关键问题和国内外研究进展。从设计的角度看,主要问题在于:智能可变形飞行器需求分析和概念研究,智能可变形飞行器总体和分系统设计技术。从基础科学问题和瓶颈技术的角度看,主要问题在于两个方面,即:可变形飞行器气动、飞行力学和飞行控制,变形结构、驱动与变形控制。第四,针对智能可变形飞行器的内涵、可变形的技术指标、变形材料与结构以及效费分析等几个方面进行了有益的探讨。最后对智能可变形飞行器技术的未来发展进行了展望,指出智能可变形飞行器技术是螺旋式发展的,一方面需要开展广泛系统的基础理论和关键技术探索研究,从基础做起;另一方面需要从工程化的角度梳理可变形飞行器一类或几类较为明确的背景需求,以牵引该领域的有序快速发展。

智能无人飞行器技术发展趋势综述

随着智能无人系统在军事方面的应用日益广泛、技术逐渐进步,无人作战概念和关键技术也日趋成熟。目前,基于智能无人飞行器的项目研究稳步开展,相关技术扎实推进。首先介绍了智能无人飞行器的基本概念,然后基于典型的智能无人飞行器项目分析了智能飞行器应用于未来战场的发展趋势:分布式智能协同作战、高度人机融合协同作战和集群化作战。最后,结合当前智能飞行器的研究热点和发展趋势,提出了智能态势感知、智能决策、智能控制和人机交互与通信四项亟待解决和完善的关键性技术。

基于远程控制的智能型四翼飞行器研究

为实现飞行器的避障、远程控制和视频回传功能,从控制系统的硬件和软件两方面进行研究。通过路由模块实现远程控制与视频回传;单片机控制舵机云台实现多角度拍摄;串口通信和距离传感器控制智能飞行器的避障。经过智能飞行器模拟测试,各项指标均达到设计要求。设计思路及程序设计方法为智能飞行器的安全飞行与远程控制提供指导。

智能微型飞行器——从仿生学得到启示

微型飞行器(MAV)是20世纪90年代出现的一种新型飞行器。由于它在军、民两方面均有巨大的应用前景．因此，从一开始就受到人们广泛关注。发展非常迅速．在很短时间内．就研制出一批性能优良的试验样机．大致上分为：固定翼、旋翼和扑翼三种类型．其中最有代表性的是美国Aerovironment公司的“黑寡妇”、Sarder公司的“微星”等。在国内。

智能技术融合下的引航员登离轮方式变革

基于智能船舶发展的现状与趋势,结合引航服务安全状况和智能化技术,探讨在港口引航服务中传统方式接送引航员的弊端和面临的挑战,提出融合智能技术的智能飞行器接送引航员登离轮的新方式及其安全要求与保障措施,以期为智能化技术在港口引航服务领域的应用与安全管控提供新思路。

面向飞行器结构健康监测智能蒙皮的柔性传感器网络综述

飞行器智能蒙皮技术是一项改变未来先进飞行器设计的革命性新技术,结构健康监测是其功能的重要体现之一。为了实现飞行器结构健康监测智能蒙皮,需要在飞行器结构中一体化集成大规模的柔性传感器网络,针对飞行器智能蒙皮应用的实际需求和限制,结合不同的结构健康监测方法,综述了相应的柔性传感器网络的设计、制造工艺和功能实现。最后总结和展望未来飞行器智能蒙皮技术发展面临的关键挑战。

基于加权决策的无人飞行器多源数据融合算法

智能无人飞行器在执行任务的过程中,会从多源途径中收集大量数据,这些数据中隐含着众多对飞行器工作模块决策有价值的信息。为了有效利用多源数据精准分析出飞行器在不同场景中各工作模块的参数信息,提升其精准决策的响应性能,提出了基于加权决策的多源数据融合算法。算法首先针对多源数据的非确定特征,设计了模糊支持度求解方法,从而得到各个数据对工作模块决策的影响程度;然后利用控制决策倾向,对模糊语义进行量化处理,得到对应的加权值;再通过支持度将全部的决策项采取优先级标定,并与量化加权值融合;最后在融合数据基础上,实现无人飞行器根据用户需求完成各工作模块的自主决策规划。仿真结果表明,基于加权决策的多源数据融合算法能够实现飞行器多源数据的准确融合,从多源异构数据中快速、准确地提取出不同场景下无人飞行器的用户需求,及时精准规划出合理的决策方案。

基于时空协同的飞行器集群制导技术现状与应用

从集群作战军事需求牵引角度,指出了基于时空协同的多飞行器制导技术,是有效提高突防概率与目标打击效能的关键支撑技术。围绕飞行器集群协同制导技术发展现状,分别以时间协同约束、空间协同约束及时空协同约束为主线,介绍了国内外技术的发展思路。最后,对飞行器集群协同制导技术进行了概括总结,并对该技术在未来的发展方向进行了展望。

智能变形飞行器发展需求及难点分析

随着智能技术向军事领域的渗透与发展,未来的智能化战争将呈现“认知与决策更加复杂、变化与演进更加迅速、进入与拒止全域全维”3个方面的特征,下一代飞行器将以按需飞行为本,以人工智能为核,以灵活变化为要。智能变形飞行器,其特点突出表现在“智能”与“变形”两方面,整体发挥“算法极速升级”与“硬件极度灵活”的双重优势,有望形成新型飞行模式与新质作战能力,将是未来重要的发展趋势。然而智变飞行器技术难度高,变形在系统复杂度提升等方面带来代价,对气动设计、飞行控制、结构实现均提出诸多难题,其核心问题是在工程多学科约束下实现每个形态的最优设计,具体涉及变形过程中的全剖面优化准则、变形结构机构实现、性能预示与验证等。

智能无人飞行器技术发展与展望

人工智能技术作为传统军事装备的力量倍增器,其与无人飞行器结合将极大改变现有的空战理论和模式。首先分析了发展智能无人飞行器的军事背景需求,对美国的先进无人飞行器项目和代表性产品进行了介绍,通过对先进无人飞行器主要特点的分析归纳,描述了智能无人飞行器应具备的四个典型特征。根据美国2013年公布的无人系统路线图和2014年公布的无人机发展路线图,对未来智能无人飞行器的发展方向进行了展望。最后,从重塑空战体系、综合作战效能和作战制胜机理三个方面分析了智能无人飞行器对未来战争的深刻影响。

智能变形飞行器发展及关键技术研究

按照翼面变形方式对智能变形飞行器的最新进展进行了归类和总结,详细介绍了变展长、变弦长、变厚度、变后掠与变弯度等多种实现类型,总结出智能变形机翼实现的几项关键技术,可为智能变形飞行器的设计思路及关键技术研究提供参考。

智能变体飞行器研究综述与发展趋势分析

航空航天领域的快速发展使得人类对飞行器性能要求不断提高,传统固定构型的飞行器无法适应未来军民领域的复杂任务需求。随着智能材料、智能结构、智能感知与智能控制等关键核心技术的发展,智能变体飞行器成为近年来国内外重点关注的热点研究领域。从智能变体飞行器的概念内涵与分类出发,详细综述了当前智能变体飞行器技术在传统航空器领域、无人机领域、导弹武器系统领域的发展现状,并从设计仿生化、全局智能化、高速跨域化三个方面对智能变体飞行器的发展趋势进行分析总结,为未来智能变体飞行器的发展提供有力的技术保障。

可变形儒可夫斯基翼型非定常气动力的研究

对于翼面变形法向运动速度远小于来流速度的儒可夫斯基机翼,将解析解和离散涡方法相结合计算变形机翼的流场及非定常气动力,较详细地分析了变形机翼升力系数的准定常计算方法的误差来源,并给出修正方法。计算结果显示脱落涡尾迹对升力系数和机翼绕流环量的影响很小,变形机翼升力系数准定常计算方法的误差主要来源于流体非定常运动引起的虚拟质量力,该非定常附加升力仅与当前时刻飞行姿态及翼型形状和变形速率有关,与具体的变形历史过程无关,变形机翼的升力近似等于准定常计算结果叠加上相应的虚拟质量力。

可变形儒可夫斯基翼型亚音速非定常气动力的研究

对于翼面变形速度远小于来流速度情况下的儒可夫斯翼型亚音速绕流问题,通过仿射变换将可压缩流动转换成不可压缩流动,将解析解和离散涡方法相结合计算变形机翼的不可压缩流动速度场,再利用逆变换得到变形机翼的亚音速流动速度场,进而分析非定常气动力特性,建立变形机翼的准定常升力系数和非定常附加升力系数在可压缩和不可压缩两种状态下的简单近似对应关系。计算结果显示变形机翼的非定常气动升力近似等于准定常计算结果叠加上虚拟质量力导致的非定常附加升力,该非定常附加升力随翼型变形速率呈线性关系,由机翼当前时刻飞行姿态、翼型及其变形速率确定,与具体变形历史过程无关。低来流马赫数时虚拟质量力导致的非定常效应显著,高亚音速流动时准定常升力起主导作用。同时还分析了不同马赫数下机翼往复变形过程中升力的变化特性,指出尽管高亚音速变形机翼的气动升力近似等于准定常气动升力,但不能忽视非定常附加升力的影响,非定常附加升力将导致完成往复变形需要外界输入正比于Ma∞/[(1-Ma2∞)]的功。

一种基于边界积分方程的隐式翼型反设计算法

本文由边界元方法出发,将适用于单连通空间Laplace问题的边界积分方程推广到带环量的多连通空间中,并对离散边界积分方程中的矩阵元积分式解析化,以避免在翼型尾缘处尖点附近直接利用数值积分计算矩阵元导致的数值振荡,对于以翼型表面压力分布为收敛目标的反设计问题,利用Newton-Raphson迭代求解满足该目标压力的非线性方程组,从而构造关于二维不可压缩流动翼型反设计问题的一个简便有效的隐式迭代算法。我们采用不同的数值算例对该算法予以检验,数值算例显示本文提出的隐式反设计算法收敛范围和来流攻角无关,且明显大于依赖于来流攻角的显式反设计算法的收敛范围,另外该算法精度高且具有很快的收敛速度。该翼型反设计算法有望在可变形翼型气动性能的研究中得到应用。