双壳体混合驱动水下滑翔机结构原理及水动力性能研究

混合驱动水下滑翔机虽兼具典型水下滑翔机及传统航行器的优点,但存在能耗高、不利回收等缺点,且在快速推进模式下,滑翔翼的存在不仅会增加航行阻力,降低航行稳定性,也不利于滑翔机回收布放。针对此,提出一种双壳体混合驱动水下滑翔机,其滑翔翼与传统固定水平翼不同之处在于滑翔机可根据实际需求进行收放,以实现对能源的合理分配,从而提高水下滑翔机的综合航行性能。此外,详细介绍了该滑翔机的工作模式、系统组成以及滑翔翼收放原理,并设计了一种蜗轮蜗杆滑翔翼收放装置,建立相应的收放机构技术方案,在此基础上通过数值仿真方法进行了滑翔翼水动力性能分析,得到了合理的机载配置方案。

垂直起降固定翼无人机混合动力系统参数匹配

燃料电池无人机因其效率高、排放无污染、能量密度高等优点,成为绿色航空研究的热点。燃料电池混合动力系统参数匹配对无人机经济、环保和效率有重要影响。某垂直起降固定翼无人机采用燃料电池+锂离子电池混合动力系统,根据技术指标,对该无人机动力系统各部件进行选型。首先设计燃料电池混合动力系统拓扑结构,对混合动力系统中燃料电池、锂电池、无刷直流电机、螺旋桨、单向DC/DC变换器进行参数匹配;然后根据任务剖面创建负载功率,最后运用有限状态机能量管理控制策略,对混合动力系统进行MATLAB/Simulink仿真分析。结果表明:所设计的燃料电池混合动力系统能很好地满足飞行负载需求和飞行过程中的工况变化,实现了零排放飞行。

复合翼无人机混合动力系统能量管理策略设计

以某最大起飞质量为25 kg的复合翼无人机混合动力系统为研究对象,基于MATLAB/Simulink平台搭建动力系统关键部件数学模型、集成复合翼无人机混合动力系统级仿真模型,依据复合翼无人机在多点悬停作业场景下的飞行任务要求,设计相应的飞行任务剖面与基于等效燃油最小消耗的能量管理策略,进行仿真试验验证。结果表明:基于等效燃油最小消耗能量管理策略的无人机动力系统的油门跟随性良好,满足无人机实际运行需要;动力电池荷电状态可以维持在设定值附近,相对误差小于1.5%;相比基于规则的能量管理策略,基于等效燃油最小消耗管理策略的混合动力系统无人机在点对点飞行和多点悬停作业2种飞行工况下的燃油消耗分别下降了6.07%、5.49%。

机翼蒙皮铺层顺序和材料布局协同优化

为了实现机翼蒙皮的轻量化和减振设计,将混杂复合材料引入到机翼蒙皮中,提出了机翼蒙皮铺层顺序和材料布局协同优化设计方法。将机翼蒙皮的铺层顺序和材料布局作为优化设计变量,建立了以成本为约束,蒙皮质量和位移最小化、频率最大化为目标的协同优化模型,利用搭建的通用化机翼蒙皮优化设计框架,使用非支配排序遗传算法-Ⅱ(NSGA-Ⅱ)实现了蒙皮内部结构的优化设计。与铝合金机翼蒙皮、初始结构方案蒙皮的性能对比表明,协同优化后的机翼蒙皮结构在不增加成本的条件下,综合性能显著提高,验证了方法的有效性。

基于虚拟飞行的混合翼身融合布局操稳特性

针对混合翼身融合布局面临的三轴运动耦合和大迎角失稳等潜在操稳问题,研制三自由度虚拟飞行试验系统,基于动力学相似模型开展纵向和横航向开环虚拟飞行试验,对飞机的本体操稳特性进行研究。结果表明:该混合翼身融合布局飞机纵向和航向开环操纵均存在三轴运动耦合现象。纵向操纵会引起大迎角极限环失稳现象,迎角振荡平衡位置约为28°、振荡幅值约为2.56°、振荡主频率为0.55 Hz,振荡过程中气动力呈现非定常特性;V型尾翼偏航操纵响应呈现横向运动幅值最大、偏航运动次之、俯仰运动最小的特点。

东亚飞蝗WntA在胚胎发育阶段的时空表达

【目的】探讨东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis Wnt基因家族中WntA编码蛋白序列特征及其在胚胎发育阶段的时空表达谱,为进一步开展LmmWntA的功能研究及挖掘东亚飞蝗其他Wnt基因家族成员奠定基础。【方法】PCR克隆并利用邻接法(neighbor-joining,NJ)鉴定东亚飞蝗Wnt基因家族基因LmmWntA;通过同源序列多重比对分析LmmWntA氨基酸序列特征;利用整胚原位杂交技术对LmmWntA在东亚飞蝗产卵后(after egg laying,AEL)发育至12,24,35,46,56和65 h以及3,3.5,4,4.5,5,5.5,6.5,8,8.5,9.5和11 d共17个连续胚胎发育阶段进行转录信号筛查。【结果】克隆获得东亚飞蝗LmmWntA(GenBank登录号:MW052768),CDS全长1101 bp,编码336个氨基酸;LmmWtnA与头索动物、昆虫、有爪动物及环节动物WntA蛋白共同聚为WntA亚家族单系群;LmmWntA中段和C端与比对物种WntA蛋白序列保持了较高同源性,仅在N端信号肽区域出现差异,LmmWntA与膜翅目(Hymenoptera)西方蜜蜂Apis mellifera AmWntA蛋白聚为姊妹群,氨基酸序列一致性为59.05%。LmmWntA最先表达在东亚飞蝗35 h AEL胚胎期末端生长区并在该区域持续表达至4 d AEL胚胎期,同时在新生体节每节腹部形成条纹状表达;在46 h AEL胚胎期视叶后半区持续表达至8.5 d AEL胚胎期,该区域未来发育成复眼;在56 h AEL胚胎期脑持续表达至5.5 d AEL胚胎期;在65 h AEL胚胎期每节腹部的条纹状表达信号逐渐转移至腹中线两侧,在触角基部有明显的表达信号;在5.5 d AEL胚胎期表达信号进一步转移至腹神经;从3 d AEL胚胎期开始在腹侧体节远轴端表达,后期转移至上颚、足关节及末端;伴随4.5 d AEL胚胎末端开始内陷形成肛道,LmmWntA在内陷肛道的腹面及前端表达,最多内陷至腹部第7体节;至9.5 d AEL胚胎期时LmmWntA在翅芽盘处表达。【结论】LmmWntA在东亚飞蝗胚胎发育阶段动态表达,推测LmmWntA参与东亚飞蝗胚胎后端体节生长、神经系统(脑和腹神经)、复眼、触角、消化系统后端(肛道)、颚、胸部附肢(足和翅)等重要组织和器官的发生和形成。本研究结果为进一步开展LmmWntA功能缺失研究奠定发育生物学基础。

电动复合四旋翼无人机总体多学科优化设计方法

为解决当前电动复合四旋翼无人机设计中存在的布局选择缺乏理论依据、缺少旋翼模式下的抗风性能的分析和评估方法、两套动力系统独立进行设计和总体设计过程多数采用传统序列设计方法而未充分考虑几何外形、气动、配平和稳定性、动力系统、质量、旋翼模式下的抗风性能和续航性能等学科之间参数相互传递带来的复杂耦合关系等问题,根据所提基于代理模型的改进并行子空间优化算法,通过建立几何外形参数化模型和气动网格划分模型、各个飞行模式下的气动性能和飞行性能分析模型、旋翼模式下抗风性能的评估和分析模型以及已经提出的电动力系统模型,形成了电动复合四旋翼无人机的多学科优化设计(MDO)方法,并将该方法应用于一架小型电动复合四旋翼无人机的总体设计当中,基于优化设计结果制作了原理样机。原理样机的飞行实验结果显示飞行性能均满足设计要求,并且在起飞总质量降低约为2.8%的情况下,航时提升了约14.1%,最大可抗风速提升了约3.5%,表明了所提MDO方法的可行性和正确性,可为电动复合四旋翼无人机产品的研发和应用提供一定的理论指导。

基于“一轴五翼”的会计学课程混合式教学创新实践

“会计学”课程是物流管理等专业的专业基础课,在传统教学中存在明显的有待解决的痛点问题:学习兴趣不足;自主学习能力偏弱;理论和实践、思政元素和专业知识融合度低等。该课程以学生发展为中心,设计融合专业知识、能力提升、价值引领的课程目标,拓展线上线下以及课外实践等立体教学空间,推动线上线下自学、交流与探讨提升、课外实践拓展、教学反思等多维度的教学组织活动,探索思政元素与专业知识有机融合的多样化手段,构建线上线下混合式考核+过程性和结果性考核相结合的全方位考核方式,形成“一轴五翼”的混合式教学创新模式,激发了学生自主学习能动性,学生的学习效果得到提升,并呈现一定的推广效应。

复合翼垂直起降无人机直驱混合动力系统验证设计与试验建模方法

针对传统复合翼垂直起降(vertical take-off and landing,VTOL)无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)垂直机动时间短的固有缺陷,提出了一种应用油电混动技术的直驱混合动力系统拓扑结构。面向起飞质量约15~20 kg的复合翼垂直起降无人机对直驱混合动力系统的软硬件进行开发与选型,设计出了满足上述起飞质量下功率需求的直驱混合动力系统。为对动力系统的设计方法进行验证并在探究其特性规律的基础上建立简化的直驱混合动力系统数学仿真模型,搭建了能够在地面模拟搭载直驱混合动力的复合翼垂起无人机飞行工况与工作模式的直驱混合动力系统地面一体化验证平台。基于此验证平台,设计了直驱混合动力系统特性一体化探究试验方案,采用试验建模法建立了简化的直驱混合动力系统的稳态与动态数学仿真模型,通过仿真与实物对比试验分析法,验证了试验方案的可行性与模型准确性。直驱混合动力系统配装复合翼垂直起降无人机搭建飞行验证平台并完成垂直机动飞行试验,试验过程中,全系统工作正常,飞行验证平台垂直机动时间超过预期指标。飞行试验结果表明,直驱混合动力系统设计方法是正确且有效的,动力系统具有良好的功率输出表现,能够改善复合翼垂起无人机垂直机动时间短的固有缺陷。

新型旋流畸变网的设计与仿真研究

为进一步研究旋流畸变对压气机性能和稳定性的影响,提出了一种叶片式旋流畸变网的设计方法,根据目标旋流场设置旋流畸变网的转向叶片和支撑结构,产生了4种特定流场结构和强度的旋流畸变。利用CFD技术对畸变网产生的旋流场与目标旋流场进行了详细对比研究。结果表明,旋流畸变网能够在指定的位置产生期望强度的整体涡和对涡旋流,并且能够准确复现出由S弯进气道和翼身融合体飞机形成的复杂结构形式的旋流畸变场;在气动交界面的3个测环上,畸变网产生的旋流场与4类目标旋流场的旋流角平均偏差分别为0.19°,0.64°,1.56°,2.48°,表明旋流畸变网对目标旋流场的复现有效性较强,满足了畸变网的设计需求。

风/光/抽蓄复合系统的建模与仿真

将抽水蓄能电站与风光互补系统相结合,建立了风/光/抽蓄复合系统数学模型,其中风力发电模型采用厂家提供的特性曲线利用线性插值的方法得到,光伏发电采用Hay模型,对可逆式水泵水轮机的水泵工况和水轮机工况分别建模,对蓄电池建立充电和放电模型.利用VC 2008开发工具开发了界面友好的仿真软件,实现了对复合系统中的风力发电机输出功率、光伏阵列输出功率、可逆式水泵水轮机的水泵工况与水轮机工况的输出功率及交流直流负载的仿真.通过实例计算得知:在风力发电机和光伏阵列的总出力小于总负荷量时,可逆式水泵水轮机运行在水轮机工况,发电供给负荷;在风速最大或光照最强的几个小时内,风力发电机和光伏阵列的总出力大于总负荷量时,可逆式水泵水轮机处于抽水工况,将多余的电能以水能的形式储存起来;蓄电池一般情况下都在满容量状态,只有在瞬时负荷或负荷很大时才放电,放电后又能及时充电.

HWB中央机体结构非线性分析与方案优化设计方法研究

作为下一代大型民用飞机最具发展潜力的机型之一,翼身融合布局民机一直以来备受关注;而其非圆截面机身结构承载效率低和稳定性差等问题曾成为制约该机型发展的主要结构设计难题,由波音公司和NASA共同提出的基于PRSEUS的中央机体结构为解决这一难题提供了技术途径。为了深入研究翼身融合布局民机中央机体结构的承载特性、非线性分析方法及其优化策略,本文针对基于PRSEUS的HWB中央机体结构,依据其几何设计要求和复杂载荷特征,建立了高保真有限元模型及其边界、载荷施加方式;依据典型载荷工况,开展了HWB中央机体结构非线性分析;最后,利用多岛遗传优化算法,对HWB中央机体结构进行了方案优化设计。对比已有文献,结果表明:HWB中央机体结构非线性分析方法具有较好的变形分布预测能力;所提出的方案优化设计策略具有一定的工程应用价值。

翼身融合布局民机PRSEUS结构制造工艺研究进展

拉挤杆缝合高效一体化结构(Pultruded rod stiffened efficient unitized structure,PRSEUS)综合利用了复合材料的一体化缝合和整体固化技术,能够满足翼身融合布局民机的传载、止裂、稳定性和维修性等结构设计要求。PRSEUS面板采用了低成本整体式结构设计制造方法,通过采用三维编织、单边缝合和可控气压树脂灌注等技术,完成纤维编织、缝合和树脂灌注过程,以低温共固化和缝合技术确保结构法向强度。通过合理选材和工艺设计,易于满足翼身融合布局民机不同部位结构的多样性设计需求。本文从翼身融合布局民机PRSEUS结构选材设计、PRSEUS结构制备核心工艺、PRSEUS工装夹具、典型PRSEUS测试壁板制造和典型机身试验件制造等方面系统阐述了翼身融合布局民机PRSEUS结构制造工艺技术的最新进展和发展现状,通过总结与展望PRSEUS结构制造工艺研究进展,为中国未来民机结构设计制造以及新型材料结构研发提供有价值的技术参考和研究方向。

水下滑翔机水动力外形研究综述

水下滑翔机是一种将传统的浮标技术与水下机器人技术相结合而研制成的新型自治水下机器人,具有作业时间长、航行距离大、建造和使用成本低等优点。水下滑翔机主要用于海洋环境长时间、大范围的实时监测,因此要求其具有优良的水动力性能。文章简要回顾了水下滑翔机的发展历程,重点介绍了其水动力外形方面的研究进展,并简要介绍了混合驱动和飞翼等概念在水下滑翔机上的应用研究,最后对水下滑翔机未来的发展趋势进行了展望。

柔性-刚性混合翼微型飞行器气动特性研究

提出了一种将柔性翼和刚性翼相结合的柔性-刚性混合翼微型飞行器新概念布局型式,通过与刚性翼微型飞行器的风洞对比试验研究了该新概念布局的气动特性。在此基础上,进行了柔性-刚性混合翼微型飞行器试验原理样机的飞行试验验证。风洞试验和飞行试验研究结果表明:柔性-刚性混合翼微型飞行器的新概念布局是可行的;与刚性翼微型飞行器相比而言,柔性-刚性混合翼微型飞行器具有更好的气动特性,对解决微型飞行器抗风稳定飞行问题是有效的。

海鸥翼折转运动的数值模拟及分析

扑翼的非定常流动及气动特性分析对微型飞行器设计具有重要意义。本文采用动态混合网格技术以及非定常数值计算方法,对海鸥翼的拍动过程进行了数值研究。采用基于径向基函数的插值技术实现网格的变形,为了提高插值效率,发展了基于最大物面误差的参考点选择算法。基于文献观测数据建立了海鸥翼的三维模型,并设计了相应的拍动以及变形规律,对拍动角、折转角的影响进行了分析。分析结果表明,折转角可以减小上拍过程的不利影响,对提高整个扑翼周期的时均升力、减少时均阻力和能耗是有益的。进一步通过调整折转的相位来增加翼的折转时间,并减少其展开的时间,对提高扑翼过程的平均气动力特性是有益的。

无人机航摄技术在困难地区大比例尺测图中的应用

以无人机航摄技术在困难地区大比例尺地形图测绘中的应用为研究目的,采用复合翼无人机平台搭载非量测相机,于甘肃省某矿区进行了1∶2 000比例尺地形图制作实验。通过外业施测像控点对测图高程及平面精度进行了评价。实验结果表明:通过采取提前布设地标点、严控误差影响等措施,在困难地区无人机航摄技术能满足1∶2 000比例尺测图精度要求。

四棱豆杂交关键技术与杂交一代的分子鉴定研究

从花朵的选择、花粉粒的观察、去雄时间的对比、授粉技术的把握等方面对四棱豆杂交的关键技术进行了探索,找到了一条适合四棱豆杂交的技术路线,并利用RAPD技术进行了杂交一代的鉴定。研究结果表明:K0026×中翼1号杂交组合的杂交后代(F1)具备了母本和父本的各1条特异带。

可控翼混合驱动水下滑翔机运动性能研究

提出了一种可控翼混合驱动水下滑翔机的概念,借助独立控制的左右滑翔翼和螺旋桨推进器,该滑翔机能够实现高效率滑翔推进和高机动性螺旋桨推进2种推进方式,可有效解决现有水下滑翔机或推进效率低或机动性差的问题。为了研究该滑翔机的运动性能,基于Newton-Euler法建立了六自由度运动数学模型。通过求解稳态滑翔运动平衡方程,定量分析了可控翼翻转角对滑翔机滑翔性能的影响。根据六自由度动力学模型,对该滑翔机的滑翔运动和螺旋桨推进运动进行了仿真研究,仿真结果表明可控翼混合驱动水下滑翔机相比常规水下滑翔机有较高的航行性能。

风光互补发电、蓄电、供电系统研究及应用

针对偏远农村、山区供电的困难,研究了山区风光互补发电、蓄电、供电系统组成,探讨了系统各部分工作原理、主要部件参数,以及在偏远农村、山区的实际应用。