Isopropanol as Fuel for Small Unmanned Aircraft

Gasoline engines are increasingly popular for use in small unmanned aircraft requiring endurance due to the specific energy of gasoline (47.3 MJ·kg-1) and its cost effectiveness. However, gasoline is volatile and it poses a health hazard. In this work, isopropanol is proposed and investigated as viable fuel for small gasoline engines. Isooctane is used as a benchmark for performance comparison. The field testing reveals that isopropanol offers similar running performance and ease of starting. The maximum output power of isopropanol is surprisingly found to occur at a more advanced ignition timing compared with isooctane. The significant outcome of this study is that isopropanol can readily be used as a replacement fuel for existing engines without the need for any modifications to the ignition module or the engine itself.

一种针对“低慢小”目标的栅格化感知系统设计

针对“低慢小”目标探测面临的问题,提出了一种栅格化理念解决问题思路,给出了栅格化感知系统的定义,设计了栅格化感知系统,包括传感器分系统、通信分系统、管理控制中心和综合保障分系统等组成和工作过程。分析了栅格化感知系统的关键技术,包括传感器低成本设计、“低慢小”目标检测、数据融合处理等技术。研究了栅格化感知系统的部署原则,建立部署原则模型,对于解决“低慢小”目标探测具有现实指导意义。

小模数航空锥齿轮全工序法铣齿印痕模拟研究

针对小模数航空螺旋锥齿轮全工序铣齿技术应用展开研究,采用KIMOS软件对齿轮印痕进行仿真,调整齿轮印痕,生成调整卡,采用国产机床加工,并参照测量结果进行大轮反调。加工后,通过验证实现小模数航空齿轮的全工序铣齿,取代五刀法,保证齿轮加工精度的同时提高加工效率。

一种新型抗冲击曳光管设计与验证

根据某型现代小口径高炮武器系统曳光训练弹的研制要求,设计了一种新型抗冲击曳光管,对曳光管壳、曳光组件、曳光装药方案及曳光药剂抗冲击结构进行了优化,并对曳光管发火性能、动态发光强度和曳光时间进行了试验验证。结果表明,该曳光管在分别保常温(15℃,48h)、低温(-40℃,48 h)和高温(50℃,48 h)后,均能够满足动态发光强度不小于3 000 cd、曳光时间不小于6 s、曳光颜色为红色的技术指标要求,从而实现在弹丸4 000 m飞行轨迹上指示弹道的功能。

LSSVM算法下飞机IDG小样本数据可靠性分析

针对飞机整体驱动发电机(Integrated Drive Generator,IDG)可靠性要求高而故障数据较少的问题,提出小样本下基于LSSVM算法的飞机IDG可靠性分析方法。引入威布尔分布描述飞机IDG寿命分布可靠性模型;采用网格搜索法和交叉验证法对LSSVM回归模型进行参数寻优得到最优回归直线,结合图估计法得到威布尔分布的未知参数;与传统的最小二乘法所得结果进行对比分析。算例分析结果表明,新方法下飞机IDG可靠性分析精度较高,可更加客观地评价飞机IDG的可靠性;并根据该结果针对737-800飞机IDG部件提出相关维修建议。

飞机结构积木式可靠寿命评估方法

提出一种飞机结构积木式可靠寿命评估方法。该方法能够将机翼、机身、尾翼等部件寿命试验数据与全机寿命试验数据有机融合,对飞机高置信度、高可靠度的可靠寿命(安全寿命)进行评估,与仅根据飞机全机(通常为1架)寿命试验数据进行可靠寿命评估的传统方法相比,可以显著提高飞机可靠寿命评估精度。文中首先建立能够根据机翼、机身、尾翼等部件寿命试验数据对飞机可靠寿命进行评估的方法,然后进一步建立能够根据飞机全机寿命试验数据对上述可靠寿命评估结果进行更新的方法。并对飞机结构寿命通常遵循的对数正态分布和Weibull分布情况进行了详细讨论,分别给出了相应的高置信度、高可靠度的可靠寿命评估公式。此外,本文方法也同样适用于其他大型机械产品的可靠寿命评估。

面向小样本的SAR图像飞机目标分类方法

针对SAR图像中飞机目标的样本覆盖率低、类间差异度小、目标完整性差等问题,提出了一种基于传统特征与深度学习特征相融合的小样本SAR图像分类方法。首先,设计了针对小样本数据的分组卷积深度残差网络,使用分组卷积残差块替代传统残差块,并对激活函数进行优化,同时简化网络的参数结构,使网络适用于小样本数据的分类;然后,结合传统特征提取方法,针对飞机目标特性提取了几何特征、HOG特征和SIFT特征;最后,将传统特征和深度学习特征进行融合,再将融合后的特征通过全连接层和归一化指数函数,得到最终的分类结果。实验结果表明,该方法在每类训练目标样本数不超过22张的小样本SAR飞机数据集上达到了97.4%的准确率,Kappa系数为0.971。经对比,该方法相较于其他图像分类算法的识别准确率更高,在小样本SAR图像分类领域有一定的参考意义。

基于CNLS-MMD的孪生混合网络四旋翼飞行器故障诊断方法

四旋翼飞行器在众多领域中应用广泛,由于工作环境复杂多变,四旋翼飞行器极易出现结构损伤性故障,给飞行器的安全性带来巨大的挑战,因此开展四旋翼飞行器结构损伤性故障的相关研究对提高四旋翼飞行器可靠性具有重要意义。针对四旋翼飞行器在实际应用中结构损伤性小样本故障数据诊断率低的问题,本文提出了一种在小样本条件下基于卷积神经网络和长短时记忆网络的孪生混合网络(CNLS-MMD)四旋翼飞行器故障诊断方法。首先,设计试验获取四旋翼飞行器多工况结构损伤性飞行数据并对数据进行预处理。其次,建立基于孪生混合网络的故障诊断模型,采用卷积神经网络(CNN)和长短时记忆网络(LSTM)构建CNLS混合模型提取数据特征,利用最大均值差异(MMD)衡量样本的相似度,实现对故障标签的预测。最后,选择不同样本数量的训练集训练模型,使用多工况小样本数据集对搭建的模型进行故障测试。结果表明,该故障诊断方法具有较好的诊断性能和泛化能力。

内嵌式蒙皮散热器气动阻力影响研究

目的开展内嵌式蒙皮散热器对小型飞行器气动阻力影响研究,探明气动阻力产生的原因及影响因素。方法利用数值仿真技术,对气动阻力增大的诱因进行理论分析,分别研究蒙皮散热器引流口半径、导流口半径和翅片厚度等结构参数对飞行器气动阻力及散热性能的影响,进而平衡蒙皮散热器散热能力和飞行器气动阻力等设计指标。结果配置蒙皮散热器为电子设备提供热沉会导致小型飞行器气动阻力增大,原因是配置散热器诱导产生了额外的压差阻力和摩擦阻力。结论增大引流口、导流口半径可减小压差阻力,增加翅片厚度,则可减小摩擦阻力,进而减小飞行器气动阻力。增加翅片厚度,可使气动阻力减少20%以上,同时也会导致传热性能的显著降低,增大引流口、导流口半径则可在一定程度促进传热。

飞机小型复杂结构件柔性化生产线研究与应用

面向飞机小型复杂结构件加工需求,为满足钛/铝合金小型复杂结构件铣侧平面、外形、内形等典型制造工艺流程要求,采用基于模块化设计、统一软硬件接口的柔性化生产线搭建方式,通过增加转台实现立式加工中心搭建小型复杂结构件柔性化生产线;采用零点定位系统,将加工调整为并行模式,实现机外快装快换,定位和锁紧一步完成,支持多种相似产品混线生产,灵活调整工艺,适应小批量、多品种的生产模式。该柔性化生产线既适应实际加工需要,提升了飞机结构件的加工效率和加工质量,又具备系统的扩充性,以满足未来远期发展目标。

小型螺旋桨飞机适航噪声测试与评定程序研究

针对我国民机噪声适航起步晚、适航审定技术与欧美国家存在差距等问题,以小型螺旋桨飞机为研究对象,开展适航审定技术研究,梳理噪声测量试验中涉及的基准条件计算、飞行试验技术、数据处理修正等方法,形成适航噪声测试与评定程序,满足中国民用航空规章第36部《航空器型号和适航合格审定噪声规定》(CCAR-36部)的相关技术要求。将该程序应用于某小型螺旋桨飞机噪声适航审定,结果表明该程序合理可行,计算得到的某小型螺旋桨飞机适航审定平均噪声级和90%置信限均满足要求。

小口径防空高炮弹药发展趋势分析

从空袭目标和作战模式的演变、新型空袭目标的特点、国内外同类弹药研究现状等方面进行分析,提出小口径防空高炮弹药将朝着穿甲弹高效复合毁伤、大穿深能力、弹药“临近式”打击能力、破片战斗部高效毁伤能力、精打能力、高安全性、电磁炮弹药、埋头弹新概念弹药等方向发展,同时对发展中的一些技术关键点进行了分析,为小口径防空高炮弹药论证研究提供了依据,助力信息化作战环境下构建高效小口径防空弹药体系,提升防空高炮作战效能。

基于测量机的飞机小型结构件自助测量系统开发

本文针对飞机小型结构件测量机检测效率低的难题,开展了测量机自动化检测技术的研究,构建基于测量机的小型结构件自助式测量系统,研制零件测量用组合夹具和高精度温湿度监控系统,并采用VC#编程语言开发基于PC-DMIS的自助式测量系统控制软件,实现飞机小型结构件快速装夹、自动测量、自动数据处理及测量报告自动输出,有效缩短测量编程时间,降低了零件检测成本。

基于自抗扰技术的四旋翼姿态解耦控制方法

针对小型四旋翼飞行器姿态控制问题,基于姿态非线性耦合数学模型,设计了一种自抗扰姿态控制器。引入自抗扰控制技术,介绍了自抗扰控制器结构,包括安排过渡过程,扩张状态观测器以及非线性状态误差反馈。针对模型非线性耦合特点,介绍了多变量系统的自抗扰解耦控制原理,并设计了一种自抗扰姿态解耦控制器。基于Simulink搭建仿真模型进行了仿真。参数整定及仿真结果表明,所设计自抗扰控制器具有强鲁棒性、抗干扰性,系统具有良好的动态性能和稳态性能,对非线性耦合系统能有效地控制。

小型飞行器综合测试系统方案设计

针对小型飞行器系统各部件在研制和生产中的测试要求,提出了小型飞行器综合测试系统的方案设计;方案设计中详细介绍了系统组成,并对方案中涉及的航空电子分系统、发动机分系统、无线电数据链分系统的测试内容及测试方法进行了分析说明;根据测试方法和测试内容,给出了综合测试系统的硬件设计原理和软件设计流程;运用该设计方案进行了综合测试设备发动机分系统测试的研制工作,并投入试运行,结果表明该方案设计合理可行,可推广应用于该领域或其它领域的测控系统的研制中。

小型飞机航空电子系统容错技术研究

在小型飞机航空电子系统的开发过程中,安全性评估与系统设计同步进行、相互作用。通过FHA和PSSA分析为系统设计提供了依据,为确保系统设计达到安全性保障等级需要采用容错技术。以大气数据指示功能为例,在FHA和PSSA分析的基础上提出了显示备份、冗余路径、系统重构等容错策略。

基于串级PID四旋翼飞行器控制系统研究

四旋翼飞行器具有不稳定、非线性、强耦合、建模不确定性等特性,同时是一个四输入、六输出的欠驱动系统。针对这样的系统,学者们在飞行器控制算法方面做了许多研究,比如LQR、滑模控制、反演控制等。虽然这些控制算法在姿态控制等方面有比较好的效果,但需要建立准确的数学模型,数据的实时处理对处理器性能要求高,实现起来有一定的困难。针对上述问题,以小型四旋翼飞行器为研究对象,根据牛顿-欧拉方程建立了四旋翼飞行器的运动、动力学模型,设计了一种易于实现的串级PID控制器,分别对飞行器的位置与姿态进行控制,应用MATLAB/Simulink对所设计的控制器进行仿真。结果表明,串级PID控制器能够快速、稳定、准确地对四旋翼飞行器实现姿态和位置的控制,同时具有比较好的鲁棒性。

双CAN总线的机载网络控制器设计

基于航空电子综合化的要求,提出一种新的航电互联方案,结合小型飞行器多传感器和小数据量特点设计一种机载共享式网络。采用DSP作为处理器,SJA1000进行双CAN扩展,使用6N137进行信号隔离,并使用PCA82C250作为CAN控制器接口芯片,进行网络控制器的硬件设计;网络通讯协议采用应答式交换数据,在此基础上,对软件流程和代码进行设计;半物理仿真实验结果表明该系统运行良好,能够满足小型飞行器控制网络的实时性与多结点要求;同时系统具有可靠性高与开放性等特点。

基于DSP的小型飞行器大气数据测量系统设计

大气数据参数的采集和处理是保证小型飞行器飞行安全的重要因素。文中论述了小型飞行器大气数据测量系统的工作原理,按照功能将系统进行适当划分,采用DSP作为系统载体,构建了完整的数据测量系统。

基于小型无人机摄影测量的交通事故现场勘查

为了解决道路交通事故现场二维勘测中"四点法"的不足和实际应用问题,提出了基于小型无人机摄影测量的"改进四点法"。首先,通过小型无人机拍摄事故现场图像;其次,对事故现场图像采用预先对控制点信息进行归一化处理的方式减少校正过程中病态矩阵求解问题;然后,调用图像校正算法将透视图校正为正投影图;最后,以校正后的正投影图为依据,调用图像量测模块在新的正投影图上进行测量、记录和标注。通过控制场地测试和典型交通事故案例现场测试验证了该方法的有效性。与传统人工测绘以及图像测量方法相比,该方法在提高事故现场勘测精度的同时,扩展了勘测现场范围,抑制了拍摄角对"四点法"精度的影响。