直升机/发动机耦合模型建模与动态响应分析

为准确描述直升机的机动飞行动态响应过程,本研究将发动机气动热力学模型与直升机飞行动力学模型相结合,建立了一种能够反映旋翼转速波动影响的直升机/发动机耦合模型。首先,建立旋翼的飞行动力学模型和发动机的部件级气动热力学模型,然后根据功率匹配关系建立旋翼/发动机耦合模型,最终形成了包含发动机动态特性的直升机/发动机耦合模型。使用UH-60A飞行试验数据验证直升机模型的配平与动态响应结果,表明本研究建立的直升机模型能够准确描述旋翼转速变化与偏航方向力矩变化。最后,对直升机垂直跃升(bob-up)机动飞行进行仿真计算。结果表明,在垂直跃升机动过程中,直升机飞行状态迅速变化,发动机负载快速变化造成旋翼转速突变,并在偏航方向引起偏航角速度反向变化,对垂直跃升机动造成不利影响。本研究对深入认识直升机与发动机之间的耦合关系,改进直升机发动机耦合控制律设计,提高直升机机动性能具有重要的参考价值。

基于光流平衡法的无人直升机视觉障碍回避

自主障碍检测与回避是无人直升机贴地飞行时保障其生存性的一项关键技术。鉴于此,研究利用机器视觉的原理,采用仿生学的光流避障方法,通过单目前视摄像机获取图像,解算出光流速度场,进而利用光流平衡法对无人直升机在虚拟三维场景下贴地飞行时的障碍回避进行了实时仿真。仿真结果表明基于光流平衡法的无人直升机障碍回避方法具有一定的可行性。

直升机贴地飞行地形跟踪控制器的广义预测控制方法

本文采用广义预测控制(GPC)方法设计了直升机贴地飞行地形跟踪器。该方法通过最小化预测跟踪误差与预测控制增量的加权二次型性能指标来产生最优控制输入。本文在多输入/多输出飞行轨迹控制系统中采用单输入/单输出(SISO)广义预测算法即可精确跟踪其中一个输出变量。通过简化的直升机动力学模型的计算结果表明广义预测控制可在纵向平面内精确跟踪预定飞行轨迹。

直升机模型跟踪光传飞控技术研究

本文以某型直升机为对象,构建了基于显模型跟踪控制的直升机4通道电/光传飞控系统的地面验证系统。通过电/光传贴地实时飞行仿真对比验证表明,本文所开发的数字量之间的串行光传技术及模拟量脉冲编码数字化光传技术是可行的,从而为我国直升机由电传向光传系统发展作必要的技术储备。

近界视景导航中森林场景加速绘制

作为近界视景导航中典型地物,三维几何树模型能提高虚拟场景视觉精度,增强场景真实感,但会导致大规模森林场景绘制效率降低,从而降低视景导航精度。为提高绘制效率以确保视景导航精度,并提高场景真实感,采用布告板云算法构建了基于视距的多分辨率树模型,针对算法在近界视景导航应用中存在的问题进行了改进。为进一步提高近界特别是贴地飞行时高动态视点下视景导航精度,根据有限视域、威胁区域以及视觉冗余等特点,提出了一种基于高动态视点的加速绘制算法。通过实验对比分析,算法大幅提高了场景绘制效率,增强了场景视觉质量,提高了虚拟场景导航精度。

波分复用光传飞行控制系统的开发

针对光传飞控系统的技术特点,开发了一种多路数字信息进行波分复用的光纤传输系统。着重构建了光发射端机、光接收端机及光波分复用器的物理系统,开发途径力求提高信号的传输速率,减少误码率。在具有良好解耦及动特性的直升机显模型跟踪电传飞行控制系统(MFCS)的基础上,进行了直升机贴地飞行波分复用光传系统地面实时半物理仿真验证,通过光传与电传性能对比,验证了所开发的波分复用光传飞行控制系统的可行性。

金属稳定同位素示踪地球增氧事件

早期贫氧地球如何演化至现今富氧地球是理解地球宜居性形成与演化的关键,但重建地质历史时期地球大气与海洋氧含量仍是地球科学领域的重大挑战.金属稳定同位素的高精度测试分析为示踪地球大气与海洋氧化历史提供了新的研究手段.以Mo、U、Tl、Cr四种氧化还原敏感金属稳定同位素体系为例,详细介绍了氧化还原敏感金属稳定同位素地球化学行为及分馏机理.在此基础上,系统回顾了金属稳定同位素在研究产氧光合作用的起源、大氧化事件(Great Oxidation Event,GOE)、中元古代大气和海洋氧化还原状态、新元古代氧化事件(NOE)等重大科学问题中的研究进展.金属稳定同位素在重建地球表层圈层氧化过程具有广阔的应用前景,对认识地球宜居性的演化历史以及探索其未来发展趋势具有深远意义.