基于LabVIEW的电动飞行器带载试验数据采集监控系统

针对电动飞行器带载旋桨试验系统需要在运行过程中监控分析试验状态,提出基于LabVIEW的电动飞行器带载试验数据采集监控系统。通过转速、转矩、拉力、温度等传感器多点采集系统信息;采用NI采集卡等硬件搭建系统,实现对电动飞行器螺旋桨数据采集和处理;利用LabVIEW软件记录分析转速、转矩、拉力等数据变化,为电动飞行器试飞提供数据支持。试验证明,可实现对电动飞行器的带载试验数据采集监控。

电动飞行器用电池SOC估计算法多指标量化研究

电动飞行器用储能电池系统具有比能量高、老化速率快、电磁环境复杂等特点,存在荷电状态(SOC)估计不准、可用能量受限、算法鲁棒性降低等问题。提出一种SOC估计算法多指标量化分析方法,基于分析算法实时性、工况适应性、噪声鲁棒性、估算精准性四个性能6个指标,综合评估多个SOC估计算法在储能电池系统中的应用潜力。结果表明:SMO观测器具有较好的估计精度和实时性;EKF、UKF、HIF具有相似的估算精准性和算法收敛速度,HIF算法具有更强的抗噪声鲁棒性。

电动飞行器总体参数计算及优化

电动飞行器是目前运载工具研究领域的重要方向之一。通过引入有关参数,推导了电动飞行器总体参数公式。针对飞行器复杂约束条件限制的特点,采用更简便的粒子群算法建立多目标优化数学模型,并对飞行器总体参数进行优化。依照粒子群算法的优化流程,分别对电动飞行器的相关总体参数进行单目标和多目标优化计算。研究表明,算例结果与统计数据具有较好的一致性,因此所提出的总体参数计算及优化方法可有效地应用于电动飞行器。

电动飞行器及其关键技术的研究探析

近年来,随着人们对绿色环保、清洁蓝天美好生活的向往,飞行器减少污染排放、降低噪声,已成为主要研究任务,因而电动飞行器技术成为航空科技发展的热点。它与传统飞行器设计理念不同,采用能源按需配置的设计思想,极大提升飞行器的飞行品质。本文介绍了电动飞行器的概念和内涵、国内外研究现状,分析了电动飞行器的高能量密度电池、总体/气动/动力综合优化设计技术、高效电机技术等关键技术,展望了电动飞行器的发展趋势。

不同构型电动垂直起降飞行器动力系统的安全性评估

安全性评估对电动垂直起降飞行器的架构开发、安全管理、设计验证及商业化有着至关重要的作用,但目前国内少有对电动垂直起降飞行器整机构型、系统设计等相关的研究。本文针对4种不同构型的电动垂直起降飞行器,包括垂起尾推固定翼构型、四轴八桨多旋翼构型、固定翼加倾转旋翼构型以及倾转机翼构型,使用功能危害分析和故障树分析方法对4种不同构型的动力系统进行了分析比较。分析表明:垂起尾推固定翼电动垂直起降飞行器动力架构在本文的特定使用场景中相对可靠性更优。2种分析方法的结合,增加了对功能危害理解的全面性和深度,并识别了减轻动力系统失效风险的多种潜在途径。安全性评估结果可以为电动垂直起降飞行器动力构型选择和产品开发提供依据。

基于安全性的电动垂直起降飞行器飞控系统架构设计

飞行控制系统作为电动垂直起降(electric vertical take-off and landing,eVTOL)飞行器的关键机载系统,需要具备和民机同样的安全性。为了设计满足eVTOL飞行器需求的飞控系统架构,根据适航规章梳理了安全性要求,并基于安全性要求介绍了eVTOL飞行器飞控系统飞控计算机、传感器和作动器余度设计技术,设计了一种基于安全性考虑的eVTOL飞行器飞控系统架构;分析了eVTOL飞行器旋翼构型下的典型功能危险,并采用故障树进行了安全性分析。结果表明,设计的飞控系统架构的典型功能危险能够满足失效概率的要求。

利用旋翼机和固定翼飞机的空气动力学理论综合估算电动垂直起降飞行器的飞行性能

根据旋翼机和固定翼飞机的气动理论开发了一个综合方法过程用于估算电动垂直起降(Electric vertical takeoff and landing, e VTOL)飞行器的飞行性能。这种飞机通常采用多旋翼垂直飞行,螺旋桨和机翼的不同组合方式实现飞行。其中,对旋翼和螺旋桨的气动性能采用传统动量理论分析和旋翼元素分析。本文利用此综合理论研究了12架e VTOL飞行器的飞行性能,包括多旋翼飞行器、矢量推进飞行器和升力巡航飞行器。计算了悬停、爬升和下降以及巡航水平飞行,不同飞行状态时驱动电机、旋翼和机身的飞行特性。据此,可以进一步确定电力推进系统的性能指标,以匹配螺旋桨或旋翼,从而满足飞行任务。

电动垂直起降飞行器发展现状及其在航空医疗救援中的应用展望

介绍了电动垂直起降飞行器的基本概念、发展历程、分类方式、特点及优势,从时间、空间、运送能力和安全性等4个维度分析了电动垂直起降飞行器在航空医疗救援中应用的可行性,指出了电动垂直起降飞行器在院前急救、院际转运和应急医疗救援等方面具有较好的应用前景。

电动多旋翼垂直起降飞行器最优续航性能分析

采用动量理论计算电动多旋翼垂直起降飞行器悬停和前飞的需求功率;采用Peukert模型模拟电池放电,建立了电动多旋翼垂直起降飞行器最优续航性能分析方法;基于某型六旋翼电动垂直起降飞行器平台,对最优续航性能进行了分析。结果表明,悬停和匀速前飞均存在最优的电池重量比2,使得续航时间最大,且该比值与电池性能参数无关;对于续航里程,最优电池重量比与电池Peukert系数n有关。为获得飞行器重量和续航性能之间的平衡,电池重量比需低于最优电池重量比。

轻型电动载人飞行器航程与航时计算方法研究

依据轻型电动载人飞行器的运行特点和电池放电的Peukert效应,在对电池有效容量进行局部修正的基础上,提出了一套简便、有效的电动飞行器航程与航时的计算公式,并对中国轻型双座电动飞行器E430的航程与航时性能指标进行了定量评估,计算结果与E430的官方数据吻合良好,证明了所提公式的正确性与有效性。最后,分析了电池容量对电动飞行器航程与航时的影响。结果表明:当电池的额定放电电流大于飞行器所需消耗的电流时,电池系统引起的Peukert效应会增强电动飞行器的飞行性能;若电池重量占飞行器总重的比重一定,仅仅增加电池容量,飞行器的航程与续航时间将会减少。

电池特性对电动载人飞行器性能影响分析

电池特性对轻型电动载人飞行器的飞行性能有很大的影响。根据电池驱动飞行器在运行过程中质量不变的特点,推导了电动飞行器航程航时的估算公式。在此基础上,建立锂电池电压降及其不一致性的数学模型并给出分析步骤,研究其对电动飞行器航程航时性能的影响。最后,以中国轻型双座电动飞行器E430为例,定量分析计算了电池特性对电动飞行器飞行性能的影响。结果表明:锂电池在使用过程中的电压降会降低电动飞行器的航程航时性能;锂电池组的有效容量会随着循环使用次数的增加而不断衰减,且不一致性会加快这一趋势,影响了电动飞行器的整体性能。

电动VTOL飞行器双目立体视觉导航方法

研究了在未知的、动态的室内走廊环境中,采用双目立体视觉引导电动VTOL(Vertical Take-Off and Landing)飞行器安全飞行的方法.使用安装在飞机上的两个微型摄像头从不同的位置获取图像,由双目立体视觉理论恢复其周围环境特征点的三维坐标.采用角点匹配方法计算视差,实现无人机在走廊中的横向坐标定位.采用区域灰度相关算法进行立体匹配获取视差图,从视差图上检测出障碍物,并给出避障导航点.初步实验验证表明,该方法可行性较高,可以作为进一步研究的基础.

一种无人多旋翼喷雾飞行器的设计

鉴于南方田块小、分布散、不适合使用大型机械等特点,根据植保飞行作业的负载要求,设计制作了一种用于农田喷雾作业、负载10 kg的多旋翼飞行器。飞行器机架采用全碳纤维结构,连接部分采用硬化铝材。通过农田试验对设计方案的可行性进行验证,结果表明,飞行器整体结构稳定,性能可靠,在满载的条件下可持续作业15 min左右,作业效率高而劳动强度低。

电动垂直起降飞行器的发展现状研究

近年来,电动垂直起降(eVTOL)飞行器在城市空运中得到快速发展。本文介绍了近5年来世界范围内主要的在研电动垂直起降飞行器项目,从飞行器布局形式、总体设计参数、推进系统类型、飞行控制等级等方面进行了归纳和总结,分析了不同构型下相应电动垂直起降飞行器的主要特点,辨识了电动垂直起降飞行器作为一类特殊飞行器在产品实现过程中涵盖的主要关键技术,提出了电动垂直起降飞行器未来的发展路线,并指出了其商业化发展所面临的主要挑战。

电动垂直起降飞行器的技术现状与发展

电池、电机技术的进步和分布式电推进系统的应用极大促进了电动垂直起降飞行器的发展。本文概述了不同电动垂直起降飞行器构型优缺点及适用场景,并从性能、经济性等方面对电动垂直起降飞行器与常规燃油飞行器进行了全面对比。在噪声特性方面,电动垂直起降飞行器旋翼间、旋翼-机翼等干扰噪声更为突出,而低桨尖速度、大实度的电推进旋翼系统极大降低了全机噪声水平(噪声降低约15 dB)。在能源方面,锂离子电池是当前和未来电动垂直起降飞行器的主要能源;先进的电池材料体系、电池-机体结构一体化设计及优良的电池管理系统是未来提升全机能量密度和能源安全的有效方式。电动垂直起降飞行器冗余操纵特点增加了飞控系统设计难度,但同时也能够提高全机安全性;故障重构与协同控制是飞控系统设计面临的新课题。电动垂直起降飞行器不仅构型种类丰富且具有高压电动力、电推进、电传飞控、电作动等新颖设计特征,当前缺少试飞数据的情况下,基于系统的工程方法是开展其安全性设计的主要方法。

面向乘员安全的飞行汽车整机设计

目的 以飞行汽车旅航者X2为例,探讨面向乘员安全的飞行汽车关键硬件与系统的整机设计实践。方法 通过分析现阶段的飞行汽车设计标准、支持政策、用户需求,形成面向乘员安全的整机产品定位和设计概要。结果 开展高安全整机结构设计、降落伞安全设备、高可靠飞控系统等关键部件的研究,形成各部件的基础理论体系及设计实践方案。结论 通过对飞行汽车整机设计实践过程中各环节进行分析和评估,为开发基于乘员安全的飞行汽车的整机设计在工业造型设计、工程结构和系统设计深度融合和协同创新提供新思路。

复杂网络城市空中交通生态下eVTOL运行风险演化分析

为明确城市空中交通(UAM)生态下电动垂直起降飞行器(eVTOL)风险因素间的关联性,并探究各类风险因素对风险防控的影响,采用复杂网络理论建立风险演化模型,以国内外无人机事故数据库和通用航空事故统计结果为基础,结合eVTOL在城市低空场景下的运行特点,从人-机-环角度确定35类风险因素和10类危险事件;采用Gephi软件构建网络模型,采用节点度、接近度中心性、介数中心性与网页排序(PR)算法综合评估关键节点,采用边介数评估关键边,确定关键风险传播路径;以降低系统风险为目标,提出断链减灾措施,通过网络效率指标衡量断链控制后的系统安全性。研究结果表明:UAM生态下,eVTOL风险因素关联性较强,且存在8条关键风险传播链。阻断关键人为因素、关键系统技术故障因素及关键中间危险事件3种断链方案,分别使系统安全性提高4.74%、16.21%、18.10%。

基于模型的电推进系统故障诊断方法研究

针对电动无人飞行器(EUAS)的电子传动系统,本文采用了故障模式、影响和危害性分析(FMECA)与定性贝叶斯分析(QBA)相结合的方法。该方法可以对EUAS推进系统中的关键组件和参数进行识别,并根据识别结果建立一套基于模型的分布式故障诊断架构。通过这种故障诊断方法,人们能够在有限的数据下完成复杂系统的诊断,从而克服了传统故障诊断方法需要从退化组件收集大量服役数据和性能数据的难点。

eVTOL飞行器在航空医疗救援中的应用

航空医疗救援是国家构建立体化医疗救援体系的关键组成部分,也是提升突发事件应急救援能力的重要途径。通过对比、总结欧美发达国家与我国的航空医疗救援体系的现状,分析了我国航空医疗救援体系面临的主要困境,探析了将eVTOL飞行器引入我国航空医疗救援体系对于不断改善其现有困境的积极作用。

民航飞联网智慧运行关键技术及典型应用

针对现有航空系统通信方式、管制模式和安全监管已不能满足多类大量航空器全空域运行的需求,研究提出民航飞联网及其运行关键技术。文章首先详细剖析民航飞联网概念,研究梳理飞联网发展背景,然后重点分析飞联网自主间隔、宽带互联、全息感知、通信安全四个关键技术,最后,以电动垂直起降飞行器(eVTOL)低空运行为典型场景,描述飞联网技术在其乘客便捷出行、飞行精准管控、交通智能管理和安全监管与告警方面的应用。