全尺寸飞行器地面振动试验数字化协同探索与实践

全尺寸飞行器地面振动试验具有协调界面多、试验系统复杂、实施周期长、试验风险高等特点,面向先进飞行器高效协同研制需求,必须引入数字化手段提升物理试验能力。通过梳理传统模式飞行器地面振动试验流程,剖析数字化协同试验要素,从试验方案与实施流程的数字化、试验对象的数字化、试验系统的数字化等方面出发,探索并初步构建全尺寸飞行器地面振动试验的数字化方案。指出当前数字化协同模式对降低试验风险、提高试验效率具有显著助益,未来需要进一步推进数实融合仿真、应用平台开发,以推动数字化成熟落地。

拦阻过程中机身主结构动力学分析与试验研究

依据舰载机着舰拦阻过程中拦阻载荷的特点,以典型舰载机无人机机身主传力结构为研究对象,提出了一种适用于着舰过程中主传力结构的刚柔耦合动态力学响应分析方法。研究了拦阻载荷下机身主结构的强度余度和拦阻过程中加速度、应力在机身主传力路径上的传递和分布规律;并开展拦阻载荷下中后机身的冲击试验,对拦阻过程刚柔耦合分析方法的准确性进行了研究,评估机体结构的安全性,为舰载机结构设计和分析方法提供依据。

面向航空风洞地面效应模拟的高速移动带地板装置的设计

研究飞行器在运行过程中的地面效应对其研制具有重要意义。目前国内广泛采用固定地板模拟技术,而黏性附面层的存在导致风洞模拟试验与真实情况严重不符。为此,研制了一种4.0 m×3.4 m的大幅面高速移动带地板模拟装置。采用单电机驱动的主从动辊带动移动带,使其上表面的线速度与风洞来流速度一致,从而消除附面层,准确模拟地面效应。提出了大长径比主从动辊分段加工方法,并采用过盈装配连接方式实现外筒与芯轴的连接,避免了常规焊接手段引起的热变形,显著减小了移动带在高速运行下的不平衡量;设计了快速伺服纠偏系统,使移动带偏移量保持在5 mm以内,并结合分布式控制系统,实现了移动带地板装置各系统的稳定运行;在地面测试中,移动带线速度可稳定在54 m/s左右,速度误差为0.25%左右,且移动带整体振动量抑制在0.1 mm左右。所研制的移动带地板装置成为国内最大的地面效应模拟装备之一,在风洞地面效应模拟与测试中具有广阔的应用前景。

新型动力轻型飞机飞行性能仿真评估

为评估新型动力轻型飞机的飞行安全性,基于民用航空器适航审定理念和方法,选取飞行关键的阶段,应用MATLAB软件模拟该型飞机起飞地面滑跑和起飞爬升性能,计算滑跑距离和爬升率。结果表明混合动力型轻型飞机的起飞地面滑跑距离缩短了10%,爬升性能提高了22%,同时混合动力型飞机对起飞机场的高度和温度环境适应能力也明显提升。该方法可作为混合动力轻型飞机适航审定中验证符合中国民航CCAR-23-R4规章第23.2115条款“起飞性能”和第23.2120条款“爬升”要求的一种方法。

一种蓄冷式飞机地面空调车的设计及实验研究

为了减少机场终端碳排放,机场将逐步减少柴油发电供冷设备的使用。设计了一种供风温度15℃,供风风量2750 m ^(3)/h,供风压力45 kPa的蓄冷式飞机地面空调车并进行实验。系统采用6℃相变蓄冷材料,设计制冷负荷为45 kW,蓄冷量为18.3 kW·h,能够满足80 kW的供冷需求。实验结果表明,蓄冷式飞机地面空调车短时间内最大供冷负荷达105 kW,满足飞机机载电子设备的用冷需求。蓄冷式飞机地面空调车在供冷间歇时段将冷量储存在相变蓄冷模块中,在供冷时段释冷,使机场供冷时段的部分冷负荷均摊到间歇时段,降低机场整体供冷时段的电负荷,有效减少机场电路铺设和配电改造的成本。

飞机座舱加载装置试验研究

座舱操纵系统是驾驶员传递操纵飞机飞行指令的重要系统,用于在飞行中调整飞机姿态。某型飞机铁鸟试验台座舱操纵系统有操作试验的需求,为验证座舱操纵系统在承载下的性能,判断操纵系统在加载条件下是否无过度变形、过度摩擦、卡阻,对某型飞机操作试验的试验装置进行设计,并介绍试验的整体方案,将该试验装置成功运用到某型飞机操作试验中,试验数据分析表明,该装置能满足试验需求。

基于IPSO-AM-LSTM的飞机地面空调能耗预测

作为一个复杂的热力系统,飞机地面空调能耗受到多种因素的影响,包括各种天气数据和时间特征。为提升飞机客舱使用地面空调制冷时地面空调能耗预测精度,构造了一种基于长短时记忆网络(LSTM)的地面空调能耗预测模型。该模型融合长短时记忆网络和注意力机制构建预测部分,用于提取和利用数据中的时序信息,并以预测精度作为算法的适应度函数,提出一种基于改进粒子群优化(IPSO)算法的超参数优化方法,与标准粒子群优化(PSO)算法相比,该优化算法将迭代次数与适应度相结合,构建了惯性权重的动态调节函数,对其进行动态调节,并引入粒子到全局最优位置的距离参数,提出一种粒子交叉策略,提高粒子群的多样性。所提方法在实际数据集上的仿真预测结果的均方误差为4.394,平均绝对百分比误差为0.774%,决定系数为0.968。与其他预测方法进行对比,结果表明:所提方法有更高的准确度。

大型飞机地面转弯载荷分析

为了得到大型飞机小车式起落架在地面转弯过程中各轮胎载荷大小,建立了飞机地面转弯运动模型,通过分析不同滑跑速度和不同前轮转向角下飞机运动特点,得到了各个轮胎受到的载荷大小以及相应的载荷比。研究结果表明:飞机右转弯时,转弯外侧轮胎垂向载荷较转弯内侧大,转弯外侧轮胎侧向力较转弯内侧小;随着转弯角度的增加,车架绕支柱的扭转越来越激烈,导致主起落架前轮侧向力方向改变。

地面仿真试验下的飞机倒飞故障分析研究

针对地面仿真综合试验中飞机倒飞故障,对飞控联试环境、航电联试环境、仿真飞行机理进行了分析研究,并建立故障树。文章从通信协议、数据解析、信号干扰等方面开展了故障验证,并最终实现航电系统、飞控系统交联下的仿真飞行。该故障的排除为后续跨系统综合试验平台的建设和运行提供了思路和建议。

东平县美国白蛾综合防治研究

对比了4种美国白蛾综合防治方法的效果和优劣。结果表明:飞机喷药、地面喷药以及飞机喷洒与地面结合药物防治都表现出较好的防治效果,能够有效控制美国白蛾数量,平均每株目标树的存留数量在10.6~11.8只。其中,飞机喷药具有覆盖范围广、效果显著的特点,适用于大面积的防治;飞机喷药与地面结合防治效果基本相同;地面喷药则适用于小面积的防治,能够集中施药于目标区域。杀虫灯诱杀的效果相对较差,对环境影响较小,但对美国白蛾数量控制可能有限。飞机喷药是防治美国白蛾的最为有效和可靠的方法。指出了根据实际情况选择合适的防治方式,并结合其他综合管理措施,如生物控制等,可以更好地控制美国白蛾的数量。

城市缝合设计研究

铁路、机场、山地、河流、大学校园甚至一些大型场馆、小区或者行政区划都会把城市或城市间交通网络局部割裂,给群众生活带来不便,论文提出“城市缝合”概念,具体含义就是通过道路与建筑、铁路、机场、山地、河流、小区的立体交叉、双层城市、航母机场等城乡规划设计手法,对这些被割裂的交通设施等进行缝合,连接或恢复被割裂的交通网络,减少甚至消除上述场所对城市造成的负面影响,并分析它的意义,列举设计方法,以供各界参考。

地面效应对FCLP训练接地误差影响的仿真分析

基于地面效应对飞机近地面飞行影响的空气动力学机理,以舰载机FCLP训练下滑段为基准运动,建立纵向小扰动方程,将地面效应影响化为扰动输入,对FCLP训练中地面效应引起的误差进行仿真分析,并结合此阶段飞行员的操控特点,讨论了减小地面效应影响的措施。本文对精准安全的舰基飞行训练具有借鉴意义。

全网应急通信无人机系统设计及对地覆盖策略

大型固定翼无人机支援下应急通信保障体系创新应用“无人机空中基站”在应急通信保障过程中发挥了积极作用,针对现有大型固定翼无人机搭载单一基础电信运营商单一基站,即单网应急通信无人机存在的不足进行探讨,如基础电信企业用户差异性对待、基站网络容量有限、单一基站冗余性差,可靠性不高等问题,探讨了全网应急通信无人机研发的必要性,分析了全网应急通信无人机系统设计关键技术,如基站制式及冗余设计、数管分离无人机卫星网络架构、多运营数据隔离流控以及对地覆盖策略。信号覆盖仿真、飞行测试和实战演练表明,全网应急通信无人机可同时提供电信、移动、联通等公用电信网信号,覆盖面积不低于50 km^(2),覆盖区域内信号无明显波动,电平不低于-110 dBm,可为通信阻断区域全网用户提供稳定可靠的紧急通信保障。

基于虚拟样机技术的飞机地面运动多学科协同仿真

将多学科协同仿真技术应用于飞机地面动力学研究,以ADAMS/Aircraft软件的多体动力学建模为核心,联合CATIA软件生成飞机和起落架几何构件,联合PATRAN/NASTRAN软件进行模态分析生成柔性体,联合MATLAB软件建立控制系统模型,采用落震与静力试验的结果校核模型,然后对飞机地面滑跑转弯、防滑刹车、摆振等运动进行多学科协同仿真。结果表明,该仿真模型能准确模拟飞机的地面运动,并得到一些有意义的结论。

多轮起落架飞机滑行操纵动力学分析

基于Adams/Aircraft软件建立了某飞机虚拟样机,和基于Matlab/Simulink软件建立的前轮转向、推力和防滑刹车系统实现联合仿真,模拟了飞机的地面匀速转弯和刹车操纵运动,得到了飞机的动响应。研究表明:飞机转弯过程中载荷峰值出现在初始非稳态时刻;滑移率控制式防滑刹车系统使飞机在整个刹车过程中保持最佳刹车性能。

飞机地面转弯和刹车响应动力学分析

建立了飞机地面运动的数学模型,模型中考虑机体的六自由度运动和起落架弹性;基于滑移率控制方式建立了机轮防滑刹车模型。通过仿真得出了飞机地面匀速转弯和滑跑刹车的动态响应。其结果表明,飞机匀速转弯时,其峰值出现在初始非稳态时刻;弹性起落架在着陆和刹车过程中产生走步现象;采用滑移率控制方式使飞机在整个刹车过程中取得最佳刹车性能。

Φ3.2m风洞活动地板系统研制

目前在风洞中通常采用固定地板和活动地板两种模拟方法开展飞行器地面效应研究,确定地面效应影响量大小。采用固定地板模拟地面时,由于存在地板边界层,不能真实模拟飞机近地飞行状况。采用活动地板模拟地面时,由于活动带运行速度和方向与来流一致,在活动地板表面不存在边界层,可以真实模拟飞机近地飞行状况,提高地面效应试验数据的精准度。介绍了Φ3.2m风洞活动地板系统的研制情况,对活动地板系统的组成、结构形式、主要技术指标等作了简要介绍。YF-16模型试验结果表明:Φ3.2m风洞活动地板试验系统的性能指标达到了设计要求,活动带最大运行速度为60m/s;活动地板和固定地板两种模拟方法获得的地面效应试验结果存在较大差别,差别大小随地板高度和飞机姿态角变化而变化。

基于遗传算法的加油车和摆渡车协同调度研究

航班地面服务是机场运行的重要环节.航班在机场过站期间所接受的一系列地面服务通过不同类型的保障车辆来执行.通过分析机场过站航班保障的业务流程,确定了加油服务和上客服务的时间约束关系,并在此基础上,以至少需要的保障车辆数目和服务总开始时间最早为目标,研究构建了远机位航班加油服务和上客服务的协同调度模型,并给出了基于多目标遗传算法的模型求解.基于首都国际机场实际运行数据的实验结果表明,所提出的模型能较好地解决加油车和摆渡车协同调度问题.实验得到一组Pareto最优解为业务部门提供决策支持.

飞机地面除冰效能与除冰参数相关性分析

飞机地面积冰导致飞行安全隐患和航班延误,除冰液除冰是缓解上述问题的主要方法,但缺乏除冰液使用参数和除冰效能的参考依据。以研究除冰液参数对除冰效能的影响为目的,分析了除冰液除冰机理,抽象出该过程的黑箱数学模型,建立了除冰过程的分段模型,通过数值模拟方法研究了除冰液温度和流量对除冰效能相关性。实验表明:除冰效能和除冰液温度正相关,但流量增加不能迅速提高除冰速度,反而造成除冰液浪费。验证了仿真结论的合理性,为除冰装备技术指标和性能优化奠定基础。

地面效应对舰载机起飞特性的影响

众所周知,地面效应(以下简称“地效”)对近地飞行时飞机的迎角、升力、阻力和洗流场都有明显影响,而尤以升力效应对起飞特性的影响最为严重。舰载机在飞离甲板瞬间地效升力突然损失,可能导致“下沉”现象,直接影响到飞机的安全。本文的工作包括两个主要方面:1.在总结现有文献的基础上,提出在不同离陆高度时全机气动参数的计算方法。2.研究舰载机在飞离甲板瞬间因突然失去地效而导致起飞特性的变化,特别是下沉问题。算例表明,地效使得甲板起飞和地面起飞特性有明显区别,是舰载机设计中必须考虑的重要问题。