发展高空长航时无人机初探

无人机的价值逐渐被人们所认识,目前世界上很多国家在积极研制和开发。高空长航时无人机是其一个重要分支。介绍了几种当今具有代表性的高空长航时无人机,概述其特点、用途,探讨了其发展趋势与关键技术。

高空长航时无人机的发展特点及技术难点探讨

未来信息化战争的需求使得高空长航时无人机系统的发展在世界范围内得到了空前的重视,并在技术、性能和作战使用上呈现出许多新的特点。文章综述了国际上典型高空长航时无人机的发展动态和趋势,对隐身设计、可变机翼设计及超高空超长航时无人机发展热点给以关注,对面临的技术难点问题进行了分析和讨论。

高空长航时无人机发动机工作稳定性研究

由于无人机飞行高度的独特性及其对低雷诺数环境的特殊要求,储备能力通常具有较高的推力和较低的能耗;需要可靠稳定的高速工作功能,以应对低海拔环境中低效率部件和低机动性造成的气道位移。研究表明,发动机高压空气高温下的呼吸只能维持35%左右,压机中间排气是提高呼吸阻力的重要手段。需要更大的电力回收能力,以满足无人机和自主导弹日益增长的能源需求。

发展高空长航时无人机初探

无人机的价值逐渐被人们所认识,目前世界上很多国家在积极研制和开发。高空长航时无人机是其一个重要分支。介绍了几种具有代表性的高空长航时无人机,概述其特点、用途,探讨了其发展趋势与关键技术。

国外长航时无人机综述

长航时无人机主要执行战略和战术侦察等任务,它的优点是续航时间长,而且可收集目标区完整的情报信息,为使用方作出及时、准确的决策提供可靠的依据。本文介绍了美国、以色列、法国的长航时无人机,并对其设计特点、应用前景作了简单的概述,它将是今后军用无人机发展的重点和方向。

雷诺数对高空长航时无人机发动机调节计划和性能影响

在发动机性能模拟中引入雷诺数对发动机部件性能影响的修正, 分析了某大涵道比涡扇发动机用作高空长航时无人机动力装置时, 雷诺数对调节计划和性能的影响。通过数值计算获得了在高空条件下发动机推力、耗油率、转速以及涡轮前温度等重要特性受雷诺数影响的变化情况, 为高空长航时无人机动力选型提供了参考依据。针对该类型发动机特点, 提出了改善发动机性能的措施。

高空长航时无人机导航系统研究

以高空长航时无人机为研究背景,从我国国情出发,对捷联惯性导航系统(SINS)、全球定位系统(GPS)、"北斗"卫星导航系统(BDSNS)和大气数据系统(ADS)在高空长航时无人机导航系统中应用的可行性进行了分析,在此基础上提出基于自适应联邦滤波的SINS/GPS/BDSNS/ADS组合导航系统方案,建立了组合导航系统的状态方程和量测方程,给出了自适应联邦滤波算法,并设计开发了组合导航仿真系统。通过对GPS被关闭或限制使用等典型情况的计算机仿真,表明该系统具有较高的导航精度和良好的可靠性。

高空长航时无人机技术发展新思路

根据未来航空发展的战略需要,面向新一代高空长航时无人机的系统设计,十分有必要开展探索性、创新性和面向高空长航时无人机的关键技术研究.提出了高空长航时无人机技术发展的新思路和其瓶颈问题的解决方案.重点从高空长航时无人机多目标组合优化、气动-隐身一体化、能源动力、软件使能自主控制、自主导航、测控和信息传输、空天地多机分布协同等方面给出了可行技术方案和重点研究方向.这些技术的实现可增强高空长航时无人机系统方面的可持续发展能力,支撑和引领相关领域的技术发展.

联翼高空长航时无人机总体布局设计研究

针对高空长航时无人机的设计要求和联翼布局在气动、结构、操稳特性等方面的特点,对联翼高空长航时无人机总体布局设计中的一些问题进行了总结和分析,在机翼、控制面、机身-进气道-发动机以及起落架布置等方面提供了设计思路,研究结果可用于相关方案的概念设计。

高空长航时无人机高升阻比两段翼型设计研究

针对某特定无人机的使用设计要求,在单段翼型设计研究的基础上,尝试了高升阻比低雷诺数两段翼型的设计方法的分析与研究。采用求解椭圆型方程加控制点约束条件的"椭圆-控制点切割法"完成了两段翼型外形的生成,并针对巡航构型的襟翼偏角对缝道参数进行了优化;应用MSES计算分析程序对所设计的两段翼型的气动特性进行了分析评估。计算结果表明:本文所设计的两段翼型的最大升力系数达到2.72,最大升阻比为158.71;与原始单段翼型相比,最大升力系数增大了74.35%,最大升阻比增大了28.64%。

高空长航时无人机航迹优化研究

主要探讨了高空长航时无人机的最省油的爬升-巡航航迹。采用改进了的遗传算法,求解了无人机从起飞到达目标区的最优航迹,并与传统的飞行方式作了比较。结果表明,采用改进了的遗传算法得到的航迹可以有效地减少无人机的耗油量,具有明显的经济、军事意义。

高空长航时无人机编队协同侦察任务规划

针对高空长航时无人机侦察任务规划特点,分析了高空长航时无人机执行侦察任务过程中的飞行航线约束和通信条件约束,以最小化无人机总飞行航程和最终编队飞行时间为优化目标,建立无人机编队协同侦察任务规划问题模型。同以往的通用侦察任务模型相比,该模型突出考虑了高空长航时无人机执行侦察任务过程的特点。以基本粒子群算法为基础,通过粒子群离散化和结合遗传算法进行改进,使其适用于求解复杂组合优化问题。仿真结果验证了算法求解复杂任务规划问题的有效性。

中空长航时无人机两段翼型设计研究

中空长航时无人机存在高效巡航、短距起降以及抗变形等多性能要求,本文在原始飞机单段翼型的基础上,开展多约束条件下两段翼型设计方法研究和翼型设计。采用控制点加分段可控二次曲线方法构建两段翼型外形,并对生成外形的控制参数、缝道参数和转轴位置进行优化设计。分析结果表明:相比于常规直接切割法,本文采用的方法控制点和控制参数更多,对原始翼型适应性更好,生成的翼型压力分布更加合理;与原始翼型相比,新设计的两段翼型在续航因子、起飞升力和起飞升阻比方面得到大幅提升;同时襟翼大角度偏转还能起到阻力板作用,达到对巡航和起降多设计点综合设计要求。

长航时无人机机翼平面参数及翼型选择分析

根据影响螺旋桨式长航时无人机和喷气式长航时无人机续航性能的不同因素,分析了机翼面积(翼载)、展弦比、尖削比、后掠角等参数以及翼型对这两种长航时无人机续航性能的影响,所得结论可为长航时无人机的设计提供参考。

高空长航时无人机结构重量估算方法研究

在对高空长航时无人机总体参数统计数据分析的基础上,利用线性回归分析的方法并结合工程实践经验推导出高空长航时无人机结构重量估算公式;以美国的高空长航时无人机"全球鹰"(global hawk)为例进行估算,结果验证了结构重量评估公式的合理性和可用性;在此评估公式的基础上运用数学方法推导出反映高空长航时无人机总体参数变化与结构重量变化规律的数学公式,并对总体参数的敏感性进行了分析。在飞机总体设计过程中,充分考虑总体设计参数对飞机各部分结构重量的影响规律,就能够使高空长航时无人机结构重量的估算结果更加准确合理。

长航时无人机飞行器管理计算机设计研究

高高空长航时无人驾驶飞机对其任务可靠性和安全性提出了极高的要求,而飞行器管理计算机是保证飞机安全和任务执行的核心部件。飞行器管理计算机采用合适的冗余配置可以有效地提高可靠性和安全性。探讨了一种基于三模冗余(TMR)结构的相似余度容错计算机,描述了计算机的硬件组成以及为满足可靠性要求所采取的任务调度和余度管理算法。在计算机综合化小型化以及调试测试方法方面所进行的创新使计算机具有良好的测试性和维修性并能够适应未来航空电子发展的需求。

高空长航时无人机用涡扇发动机关键技术分析

针对目前高空长航时无人机(HALE UAV)在信息化战争中应用越来越广泛、地位越来越重要的现状,介绍了高空长航时无人机对动力的需求,总结了国外高空长航时无人机用涡扇发动机的发展现状,分析了其技术特点,提出了我国发展高空长航时无人机动力需突破的关键技术。

神经网络在高空长航时无人机翼型多点优化中的应用

NSGAII算法在翼型多点设计中有着广泛的应用价值,然而其巨大的计算资源和计算成本限制了它的使用。为了解决这个问题,本文引入具有较强非线性映射能力的神经网络代理模型,采用实验设计结合BP法训练神经网络响应面来代替N-S方程求解翼型的性能。在实验点的数值模拟中,为了进一步节省计算资源,提高计算效率,采用网格的变形代替网格的重新划分,使得计算网格的更新速度提高了约50%。在翼型的参数化过程中,采用改进的PARSEC方法,用较少的参数实现了翼型的精确控制。为了增强神经网络的泛化能力,采用12-7-4-3-1的隐层结构。对NLF1015翼型的多点优化算例表明,此方法不仅显著降低了整个优化过程的计算量,而且对翼型的气动性能预测也具有较高的可信度,在高空长航时无人机的翼型设计中具有一定的潜力。

国外高空长航时无人机动力技术的发展

高空长航时无人机是一种可在18～24 km高空范围飞行、巡航时数不少于24 h的无人机,在军用和民用领域都有广阔的应用前景。但是,由于高空长航时无人机的飞行任务与常规飞机的相比有很大不同,因此,为其动力装置的发展带来了很多新的技术挑战。

中空长航时无人机两段翼型设计和应用研究

中空长航时无人机追求高续航性能和任务多样化,故应满足高效巡航、短距起降、抗变形等多性能要求。在原始飞机单段翼型的基础上,通过控制点加分段可控二次曲线方法并结合优化算法开展两段翼型的设计优化;利用新设计的两段翼型完成对无人机机翼内侧段(襟翼段)的改进设计及其结果分析。结果表明:改进后的无人机在续航因子、起飞升力和起飞升阻比方面得到大幅提升;襟翼大角度偏转时,在保持一定升力的同时阻力增加,满足飞机着陆减速要求;此方法可以满足中空长航时无人机巡航和起降多设计点综合设计要求。