航空飞行器用300 kW高速永磁同步电机优化设计

航空飞行器用高速永磁同步电机损耗密度高、散热条件差,脉宽调制电压供电产生的损耗可能会导致显著的温升,加剧Halbach磁体的退磁风险,影响电机的安全运行。针对上述问题,提出基于Nelder-Mead法的高速永磁同步电机多目标优化设计方法,以电机损耗和温升为优化目标,使用场路耦合有限元分析法和解析法计算电机在T型三电平变流器供电下的损耗,进而计算电机温升。根据寻优算法搜索最优设计区域,获得优化设计方案。分析Halbach磁体内的磁密分布和涡流损耗,对磁体进行优化设计,从而抑制退磁和损耗。设计并制造一台300 kW、30000 r/min高速永磁同步电机,仿真和实验结果表明,新提出的设计方法能够快速实现多目标寻优,并有效抑制退磁。

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。

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。

航空航天飞行器零部件检测中三坐标测量机的应用研究

聚焦航空航天飞行器关键零部件检测的难题,深入研究了三坐标测量机在复杂曲面和精密孔系检测中的应用。针对大尺寸复杂曲面零部件,提出了基于接触式测头的点云测量策略,实现了曲面形貌的高精度重构;针对传感器安装支架等精密孔系零部件,提出了离散点测量方法,通过合理布点获得了关键参数的精确测量结果。结果表明,所提测量方法能实现航空航天飞行器关键零部件的高精度检测,为飞行器研制过程中的质量控制提供了关键的测量手段。

通用航空飞行器参数化建模及气动特性分析(英文)

提出一种新的通用航空飞行器布局方案。应用基于二次曲线的模线设计方法,构造通用航空飞行器翼身组合体的布局方案。通过二次曲线的控制点和形状参数实现参数化外形建模,提高了布局方案设计的效率,为进一步的气动特性计算和布局方案设计优化奠定了基础。采用修正的牛顿流理论和一阶平面面元法,对通用航空飞行器进行高超声速气动特性计算,并对其飞行轨迹进行了仿真和优化。计算结果验证了通用航空飞行器布局方案的合理性,显示了参数化外形建模方法在通用航空飞行器布局选择和进一步深入研究中的实用性。

飞行器姿态对CMOS航空相机成像的影响

为了消除CMOS航空相机高速成像时存在的卷帘快门(RS)效应对成像质量的影响,建立了在任意姿态角下计算CMOS相机RS效应的数学模型。通过分析CMOS成像原理,利用坐标变换法求得像面上任意像素点的速度。在分析卷帘快门原理的基础上推导出了RS效应的解析式。利用蒙特卡洛统计方法分析模型精度,对模型关键参数进行了仿真实验,并讨论了帧间延迟和姿态角对RS效应的影响。实验结果显示:在高度测量误差小于0.09km,速度测量误差小于0.3km/h,姿态角测量误差小于0.02°时,该模型的精度在1/3个像元以内。得到的结果证明了本文模型的有效性。该模型可作为定量分析大面阵CMOS相机RS效应的理论依据,对CMOS传感器在航空相机领域的应用有指导作用。

通用航空飞行器气动布局设计优化(英文)

研究了通用航空飞行器气动布局设计优化问题。应用基于二次曲线的模线设计方法,实现了通用航空飞行器的参数化外形建模。采用修正的牛顿流理论进行高超声速气动特性计算。在保持纵向稳定性的条件下,以升阻比和容积效率最大化为目标,建立通用航空飞行器气动布局多目标优化模型。应用基于小生境竞争排挤机制的多目标遗传算法求得优化模型的非劣解集。将物理规划设计方法与稳定、高效的粒子群优化算法相结合,有效地求解该优化模型的折衷解。优化结果表明本文的通用航空飞行器气动布局设计优化方法是有效的。

利用红外热图开展通用航空飞行器气动热特性试验

为了对通用航空飞行器(CAV)从近连续流到稀薄过渡流气动热特性进行研究,用红外热图技术在地面试验中测量了在典型轨道参数状态下CAV表面的热流分布。首先介绍了气动热试验研究所用的高超声速低密度风洞、红外热像仪等主要仪器设备的性能参数以及高超声速通用航空飞行器模型。其次介绍了高超声速低密度风洞气动热试验采用的3种模拟准则即粘性干扰参数、总焓与壁面焓差参数和克努曾数。最后,在马赫数M∞=7、12,攻角α=0°、12°、24°试验条件下,获得了CAV模型迎风面、背风面、侧面典型的流场结构图、红外热图和热流分布,并对CAV模型在不同状态下迎风中心线与翼前缘热流的试验结果、迎风中心线试验结果与工程计算结果进行了比较。研究表明:翼边缘热流大小呈现"马鞍形"分布,攻角变化对气动加热影响比较明显。

通用航空飞行器再入大气的热流峰值、最大过载和动压峰值研究

在一定假设条件下,建立了再入飞行器的一阶近似运动方程。为了确定通用航空飞行器的再入走廊,推导了热流峰值、最大过载和动压峰值与再入角、升阻比、倾斜角等参数之间的解析表达式。通过仿真,给出了在不同飞行状况下的计算曲线,并得到相应结论。

航空飞行器锁机构动力学建模及仿真分析

锁机构动力学性能对飞行器任务完成和安全性起着至关重要的作用,但其研究多集中在实验测试方面,造成数据匮乏,无法有效建立其动力学数据库。分析了锁机构的受载情况,建立了锁机构的动力学数学模型,采用CATIA软件构建了锁机构的三维实体装配模型,提出了利用机械动力学分析软件ADAMS建立该系统动力学虚拟样机模型的方法,仿真研究了加载情况下锁机构的运动规律,建立实验装置验证了仿真模型的正确性和有效性,获得了较为完整的虚拟试验数据。结果表明,数学模型解析解与ADAMS仿真结果吻合较好,变化趋势一致,与实验结果较为贴近。该方法简单、可靠,具有较强实用性,能准确反映锁机构的实际运动规律,为锁机构的设计应用提供一定的技术支持。

空气动力学理论对航空机械设计的指导意义及作用——评《航天飞行器空气动力学数据集》

20世纪中期,新中国第一架自主设计的飞机试飞成功,标志着我国航空事业走向全新纪元。改革开放后,随着大量外资及先进技术的引入,更是加快了我国航空工业迈向自主研发及设计阶段的脚步,发展至今,我国航空领域已形成基本完善的开发设计体系及生产试验基地。

有动力通用航空飞行器的概念研究

文章回顾了美国猎鹰计划的发展情况,为避开该计划采用的无动力通用航空飞行器(Common Aero Vehicle,CAV)方案面临的技术难题,提出了有动力CAV方案。对有动力CAV的关键技术——推进系统的选择、外形设计问题、轨迹设计问题分别进行了研究,给出了可供参考的方案。在不同发动机的模型下进行了备选轨迹的计算,结论指出外形与轨迹的一体化设计可以提高飞行器总体性能。

21世纪航空航天技术用材料的基本发展方向──(Ⅰ)飞行器机身用结构材料

介绍了先进飞行器用材料与材料制备、材料应用构成的发展趋势。研究了先进材料与热强材料的性能。提出了有关材料应用的合理建议。

CAN总线及其高层网络协议在无人飞行器航空电子系统中的应用

为了提高无人飞行器航空电子系统的工作效率,提出利用CAN总线进行航空电子系统内部的数据传输;分析了CAN总线的特点,并指出了CAN总线作为无人飞行器航空电子系统总线的优缺点,介绍了CAN总线高层网络协议CANaerospace的报文类型和结构、定时触发的总线调度及对系统的冗余支持等方面优于基本CAN总线协议的各项特点,在此基础上,给出了基于CAN总线和CANaerospace协议的无人飞行器航空电子系统设计实例。实践证明,该设计能够满足无人飞行器数据传输可靠性、实时性等方面的要求。

航空飞行器外表面防护涂层现状及未来发展

综述了我国自建国以来航空飞行器外表面防护涂层技术发展经历的4个阶段过程;对比国外同类型产品的发展概况,以PPG公司和Akzo Nobel公司的相关航空特种涂层材料产品为例,针对目前国内航空飞行器外表面防护涂层技术存在的缺陷和未来发展方向进行了分析,对我国未来航空涂料的发展提出了一些看法;从军用和民用两个应用方向,分别讨论了不同功能涂层材料的使用特点,主要对涂层的耐沾污性、长效耐候性、环保特性以及减阻、减重等方面进行了剖析,针对性地论述了军用和民用飞行器外表面涂层未来发展趋势。

航空飞行器锁机构参数化建模仿真研究

研究锁机构优化设计,对航空飞行器任务完成起着至关重要的作用。由于以往研究多集中在实验仿制方面,开展仿真理论研究的较少,针对上述问题提,出了一种能有效避免锁机构运动干涉,合理设计锁机构的参数化建模和运动学仿真模型。利用锁机构强度分析的尺寸优化方法,设计了锁机构厚度、宽度以及销轴与杆件的接触长度等尺寸参数,实现了锁机构的参数化实体建模,建立了锁机构的运动学仿真模型,进行运动状态仿真。结果表明,设计的锁机构运动连续性好,无运动干涉现象,能实现有效闭合、开启。锁钩工作行程中,第32s前,"稳转速"接近锁闩,32s后快速扣合,实现锁紧;在锁紧瞬间,加速度急速增大,产生较大速度和力,符合实际情况。说明该模型能很好地用于航空飞行器锁机构的结构设计,有效模拟锁机构实际运动状态,为其正常设计应用提供理论依据。

航空飞行器轨迹引导逆次优控制算法

针对目前航空飞行器轨迹引导算法仅适用于特定引导过程,且未考虑系统动态性能要求的问题,提出了航空飞行器轨迹引导逆次优控制算法。该方法通过建立飞行器与目标相对运动的数学模型,以引导准确性和控制经济性为性能指标,根据系统动态性能要求计算时变权值系数,逆向得出线性反馈控制器,从而得到具有给定动态性能的次优引导系统。应用实例表明,该算法适用于包含多约束条件的航空飞行器引导过程,所得到的逆次优控制器满足引导准确性、控制经济性和系统动态性能等指标要求。

基于MBD的航天航空融合空天飞行器复合材料结构协同设计制造探索

未来新型航天器将是航天航空两大技术体系融合的产品,具有技术领域广、参研单位多、协调难度大、计划周期紧等特点,要实现设计体系的跨域融合依然任重道远。为此,中国运载火箭技术研究院空天业务部在某国防领域重要型号研制过程中深入探索基于MBD的航天航空融合空天飞行器复合材料结构协同设计制造之路,为新型航天器研制和飞行试验成功奠定了坚实的基础。

依托微型飞行器大学生创新性实验计划项目提高航空专业学生自主创新能力

依据国家航空专业创新人才培养要求,依托国家大学生创新性实验计划项目,以新型微型飞行器为题,初步探讨了实验计划项目实施过程中自主创新意识培养、创新团队组成、微型飞行器设计制作、专业素养培育等问题,总结了项目指导过程中的一些经验做法和收获,期望对航空专业学生的自主创新能力培养有所裨益,能够为航空创新人才培养模式改革提供有价值的参考。

通用航空飞行器的参数化建模与多目标设计优化

为提高通用航空飞行器(Common Aero Vehicle,CAV)的设计水平,采用三种参数化方法对两种不同类型的CAV构型进行参数化建模研究,并结合工程估算方法和优化算法分别对CAV进行了以最大升阻比为目标的构型优化以及以最大升阻比、最大容积率和最小热流量为目标的多目标设计优化。结果发现,最大升阻比大的构型往往比较细长,升阻比、容积率和热流量无法同时实现最优,仅以升阻比为优化目标所得构型很难符合实际需求。多目标优化过程得到了三个优化目标下的非劣解集,可为工程中的CAV构型选择提供参考依据。