亚声速飞行器尾部红外辐射综合抑制技术

为了降低亚声速飞行器尾部红外辐射强度,针对飞行器面临的战场红外威胁环境及红外辐射特点,开展了飞行器尾部红外辐射特性分析。以飞行器尾部红外辐射特性分析结果为基础,通过采用低辐射喷管、中心锥气膜冷却和尾舱红外隐身遮挡罩等综合红外辐射抑制措施,制定了飞行器尾部红外辐射综合抑制方案,研制了飞行器尾部红外隐身原理样件,并针对原理样件开展了地面红外辐射强度测量试验,针对飞行器主要威胁波段3~5μm波段,测量了多个角度下的红外辐射强度。地面红外辐射特性测量结果表明:飞行器尾部采用红外辐射抑制措施后,在3~5μm波段,在水平面内飞行器尾部的红外辐射强度均值降低了47.6%;在铅垂面内飞行器尾部的红外辐射强度均值降低了54%,具有良好的红外辐射抑制效果。

中国上空民航飞机NO_x排放分布再探

对 1 998年旺季 (4月～ 1 0月 )的中国上空民航飞机的NOx 排放量及其分布进行了评估 ,并结合国内外有关数据进行了分析和比较 .结果表明 ,目前中国的商业飞行所造成的NOx 排放主要集中在 (大 )城市上空 ,各城市上空的大气污染程度有很大的不同 ,且这些城市上空的NOx 含量沿高度方向由地面向高空递减 ;就自身发展来看 ,目前的高空飞机NOx 排放量已比 6年前增加 1倍多 ;从横向比较来看 ,目前中国几个大城市上空飞机的NOx 排放量已达到并超过 6年前全球空运发达地区的排放量 。

飞机红外特征研究

红外成像探测和跟踪技术促使飞机红外隐身技术得到了相应的发展。为了达到飞机隐身的目的,首先应对飞机的红外特性进行研究。本文分析了影响飞机红外辐射特性的主要因素,并从工程计算与实际应用的需求出发,在以往计算方法的基础上,通过优化比较,给出了一种计算尾流、尾喷管、蒙皮和蒙皮反射阳光的红外辐射的方法。最后通过计算表明,该方法实用可靠,符合工程计算与应用的要求。

飞机静电起电放电机理及带电极性的相关研究

飞机上的静电来源主要包括：沉积颗粒的摩擦起电、发动机引擎燃烧产生的等离子气体起电、穿越带电云层时的感应起电、对流起电和雨滴等粒子的破裂起电等。当机体上电压达到周围介质的放电电压阈值时就会放电，这些放电产生的电磁噪声对导航和通讯都会造成干扰。飞机放电机理主要包括电晕放电、绝缘材料与金属之间的流柱放电和相邻未焊接金属间的火花放电。在实验室内通过对不同物质进行摩擦起电试验和发动机尾气喷射起电实验，得出不同起电方式的带电极性。

飞机的红外图像仿真

飞机在高空高速的条件下飞行时,红外图像的获取通常较为困难。为解决这一问题,将整机辐射分解为机体辐射与排气系统辐射两大部分,以经典红外辐射理论为基础,结合传热学及射流动力学工程模型,建立了一种实时性较好的飞机红外图像生成模型。在求解蒙皮表面温度场时,采用求解热平衡方程法,综合考虑气动加热、内热源加热、环境辐射热量与蒙皮向外辐射热量对蒙皮温度的作用。计算排气系统红外辐射时,采用基于包络面的红外辐射计算方法,将尾焰流场计算的工程模型、包络面模型及非均匀气体计算模型相结合。最后利用VC++平台与Open GL图形库编程生成了飞机的红外图像。仿真图像为成像制导武器的仿真提供了目标源,在成像制导武器系统的评估测试中有一定参考价值。

基于Dymola的航空发动机尾喷管建模与仿真

简要介绍了发动机尾喷管的数学模型,基于特性方程建立了一种能够达到设计精度要求的快速简单的尾喷管性能仿真模型。该模型具有速度快,适用于大量计算等优点。用Modelica语言和Dymola编译器实现了尾喷管的性能仿真。通过发动机系统级模型的仿真实验,验证了尾喷管模型的有效性。结果表明,采用建立的性能仿真数学模型能够模拟尾喷管性能,并能够实现非设计转速小流量工况下的性能仿真,为设计尾喷管提供了一个有力的工具。

不同类型机场项目环保管理问题分析

简述了全国机场的主要分类。根据近几年对各类型机场开展验收监测的实际情况及经验,指出了不同类型机场面临的主要环境问题;对机场项目验收中干线及以上规模机场飞机噪声污染、尾气排放,支线机场生态保护、中水回用、不同类型机场飞机噪声监测等问题进行了分析;就完善机场项目环保管理问题提出了建议。

飞行器的红外辐射建模与黑体模拟

针对在给定飞行状态下不能实时计算飞行器红外辐射的问题,提出了基于红外辐射理论、空气动力学及发动机的工作原理建立飞行器红外辐射强度的理论计算模型,主要包括蒙皮辐射及其反射和排气系统辐射两大部分。该模型在已知飞行高度、速度及加力情况下,对飞行器在不同观测角度和不同探测波段的红外辐射量进行了仿真计算。仿真结果表明,该模型可实时计算出飞行器在给定飞行状态下的辐射量,并通过Visual C++控制黑体温度,使其产生与实际飞行情况等量的红外辐射,实现了实验室环境下飞行器不同飞行状态的黑体模拟。

双并联前向过程神经网络及其应用研究

为克服多层前向过程神经网络收敛速度慢、精度低的问题,提出了一种双并联前向过程神经网络模型.在输入空间中引入一组合适的函数正交基,将输入函数和网络权函数表示为该组正交基的展开形式,并利用基函数的正交性简化网络聚合运算过程.给出了相应的学习算法,并以飞机发动机状态监控中发动机排气温度的预测为例验证了模型和算法的有效性.

航空活塞发动机进排气管路改进设计研究

针对小型航空飞机的动力性及安全性要求,采用CFD技术,建立了某型航空活塞发动机缸内与增压管路系统仿真模型,探讨了航空活塞发动机进排气管路系统性能评价方法,揭示了进排气管路结构参数对各缸进气均匀性、充气效率、排气倒流及涡轮特性的影响规律.通过对进排气管路系统的改进设计,有效改善了进排气系统性能及整机动力性能.所采用的改进设计研究方法为今后航空活塞发动机进排气管路设计奠定了基础.

机械排烟控制航母机库火灾烟气运动大涡模拟

航母机库火灾是影响航母安全的重要因素。为研究航母机库火灾防护与控制技术,采用低速气流运动控制方程组和湍流燃烧大涡模拟方法仿真分析机械排烟条件下航母机库油料火灾的蔓延与烟气运动规律。结果表明：针对本算例机库几何尺寸和油池火规模,机械排烟量介于300-600 m^3/s,不仅会增高热烟气层高度、降低下层烟气温度,还会降低火源附近的热流密度;当机械排烟量不超过600 m^3/s时,采用机械排烟对油池火蔓延的强化影响不显著;机械排烟使热烟气排出温度明显增加,选择风机需要考虑耐温要求。

飞机发动机室内开车尾气排放引射喷淋降温仿真分析

目的将气候实验室飞机发动机开车时产生的高温高噪声尾气实时顺利排出室外,保持试验所需的稳定环境场,避免排气不畅或可能的高温尾气回流对试验及试验设施产生破坏,保证试验安全可靠进行。方法设计一套发动机开车尾气排放系统,对关键的气体引流喷淋降温进行CFD数值模拟。结果喷流环孔径、喷射角度及数量分布均直接影响引射喷淋雾化效果。结论获得可以满足发动机开车尾气排放塔出口温度分布的喷淋环参数,指导引流管喷淋环的详细设计。

基于SOF-FTIR的机场VOCs污染排放监测分析

为了研究机场排放对环境大气的影响,在2014年12月10日到16日,采用掩日通量遥测傅里叶红外技术(SOF-FTIR)对北京首都国际机场的乙烯(C_2H_4)、己烷(C_6H_(14))和一氧化碳(CO)排放进行了研究.分析了三种组份的特征浓度值及其变化趋势,结果表明三者的特征浓度值变化趋势上具有高度相关性;机场乙烯的平均柱浓度为13.18 ppm,己烷的平均柱浓度为97.82 ppm,一氧化碳的平均柱浓度为3065.56 ppm.通过结合国际民航组织发布的测量数据,得到该机场乙烯和己烷的排放量分别达到碳氢化合物排放总量的3.32%和66.96%.文章结果表明,掩日通量遥测FTIR技术与ICAO的数据具有较好的一致性,为评估飞机排放提供数据支撑.

北京大兴国际机场不利气象条件下飞机尾气排放对大气环境影响的模拟研究

北京大兴国际机场作为吞吐量巨大的超大型国际枢纽,其运营过程中飞机尾气排放量大,对机场周边地区大气环境的影响不容忽视。为研究不利气象条件下飞机尾气排放对大气环境的影响,根据北京市环境空气数据筛选出2020年度不利气象条件时段,基于北京大兴国际机场2025年规划相关基础数据,采用排放与扩散模型系统(EDMS)建立飞机尾气排放源清单,开展不利气象条件下大气污染扩散模拟预测分析。气象分析结果表明不利气象条件时段存在小静风、高湿、厚度薄而强度大的接地逆温等特征,该时段北京地区经历以PM_(2.5)为首要污染物的重污染过程,并伴随着低能见度天气。模式预测结果显示在不利气象条件下摩擦速度和混合层高度等参数均处于较小的水平,大气污染扩散条件较差,飞机尾气对周边环境产生较大程度的影响,且污染物落地浓度存在昼间较低、夜间较高的时间分布规律。分析不利气象条件下的污染气象特征和飞机尾气污染物落地浓度分布特征对开展机场大气污染控制措施研究工作具有一定的参考价值。

临近空间基红外探测隐身飞机尾焰的仿真研究

针对隐身飞机的识别和跟踪,研究了临近空间平台对隐身飞机尾焰进行红外探测的作用距离及优势。以F22飞机的尾喷管为原型建立尾焰辐射流场模型,获得了尾焰的温度场与压强场,用微观谱带模型柯蒂斯-戈德索(C-G)近似法计算沿任一观测方向尾焰的辐射特性。考虑采用非轴对称喷管、遮挡板、引射技术和气溶胶遮盖等隐身措施,得到了隐身飞机尾焰在不同探测视角下的红外辐射强度。对红外系统作用距离计算模型未考虑背景辐射强度等不足进行改进,修正探测系统作用距离公式,用目标与背景的辐射强度差替代原目标辐射强度,用MODTRAN软件计算出的单位波数间隔内相应波长下的光谱大气透过率替代大气平均透过率,给出了逐步法求作用距离的流程,并计算出了空间、临近空间和地面不同探测平台对隐身飞机尾焰的红外探测作用距离。结果表明:与其它平台相比,临近空间平台对隐身飞机的探测有更大优势。研究为用临近空间平台对隐身飞机的探测提供了参考。

带全遮挡导流支板的二元排气系统与后体组合模型的流动传热与红外特性分析

为了降低末级涡轮对排气系统尾向红外辐射贡献,通过设计导流支板实现对末级涡轮的全遮挡,运用数值模拟的方法研究了三种排气系统(基准轴对称排气系统、二元排气系统和带全遮挡导流支板的二元排气系统)与飞机后体组合模型的流动传热与红外特性,揭示了三种组合模型尾向3~5μm波段的红外辐射特性的一般规律。结果表明,二元排气系统与飞机后体组合模型和带全遮挡导流支板的二元排气系统与飞机后体组合模型在尾向的红外辐射强度,相对基准轴对称排气系统与飞机后体组合模型,均有所降低,在0°观测方向降幅分别为22.1%和46.9%。若全遮挡导流支板采用冷却技术,只要冷却效果达到0.282和0.482,组合模型的红外辐射强度在0°观测方向相比支板未冷却状态的降幅分别为20.4%和35.45%。

高速飞行器的连续旋转爆震推进技术

吸气式高速飞行器具有重要的战略价值,高性能的推进装置始终是高速飞行器领域的核心问题。基于连续旋转爆震构建的推进系统,与当前基于布雷顿循环构建的推进系统相比,具有显著的性能优势,可以弥补当前推进系统造成的"推力陷阱"问题,有望助力高速飞行器取得长远发展。本文总结了连续旋转爆震燃烧过程与分析模型,以及基于连续旋转爆震构建的推进系统的性能优势与研究进展。进一步,针对连续旋转爆震冲压发动机,讨论了本质非定常燃烧室对发动机进气道与尾喷管的设计要求与需求,介绍了进气道抵抗压力波反传的措施,并进行了数值分析,证明了相关措施的可行性。最后展望了采用基于连续旋转爆震构建的推进系统的发展前景。

类B-2型飞行器红外辐射特性数值模拟

类B-2型飞行器因其独特的气动布局和较强的隐身能力,成为攻防对抗和预警探测识别工作中重点关注的目标之一。通过构建类B-2型飞行器的气动外形,基于真实可压缩气体模型和辐射平衡壁面边界条件预测典型飞行工况(12 km@0.8 Ma)下的绕流场、尾喷焰和壁面温度,结合窄谱带高温气体辐射物性数据库,采用视在光线法求解辐射传输方程,获得不同观测角度、不同波段条件下目标本体和尾喷焰的红外辐射特性。结果表明:类B-2型飞行器在俯视观测角度下辐射强度最强,本体在长波波段内的辐射强度较中波波段高出近两个量级。中波波段内目标辐射强度主要来自尾喷焰,长波波段内主要来自本体。研究可为类B-2型飞行器的目标特性识别提供理论参考。

近距平行跑道航班着陆调度研究

针对我国航空运输业快速发展导致空中交通拥挤以及航班延误问题,研究了近距平行跑道航班着陆调度问题,以缓解空中交通拥挤和减少航班延误。以配对进近的形式,考虑时间、配对、间隔、排序等因素,建立航班着陆调度模型。针对机场小规模的进场航班流量,采用穷举法求解,并用算例进行仿真验证。结果表明,与先到先服务原则相比,经算法调度的进场航班总的延误时间减少了33%。

基于排放影响的自由航路空域中飞行路线优化

针对飞机在航线飞行中污染物排放问题,建立基于巡航性能数据和高空预报风温数据的性能参数计算模型、CO_(2)排放量计算模型、尾迹云环境影响模型和飞行排放成本模型;然后根据自由航路空域(FRA)的运行特点和限制,对传统的Dijkstra算法进行改进,考虑飞机前序航段油耗对飞机重量及后续排放参数计算的影响,以实现CO_(2)排放量最少、尾迹云对环境影响最小和排放成本最低为目标的飞行路线动态优化。结果表明:与最短距离下的优化结果相比,以CO_(2)排放量最小为目标时的优化方案可降低CO_(2)排放量9.61%、排放成本44.35%、油耗9.61%;排放成本最小的飞行路线则可降低CO_(2)排放量5.58%、排放成本64.05%、油耗5.58%。