环量控制飞翼翼型隐身与气动联合优化

飞翼无人机可利用主动流动控制技术取代传统舵面,避免舵面偏转产生的雷达回波,能够获得更好的隐身性能。本文面向装载环量控制器的大展弦比飞翼无人机,提出了一种兼顾气动和隐身性能的飞翼翼型联合优化方法。针对包含环量控制(Circulation control,CC)机构的二维翼型建立了基于代理模型的联合优化框架,并通过寻优求解,获得了Pareto前沿解集。选择Pareto前沿中的3个点对应的二维翼型进行了气动与隐身性能评估,数值计算结果证实了本文提出的联合优化方法的可行性。

一种非线性航迹自适应跟踪控制方法

针对小型无人飞行器航迹跟踪精度和飞行品质问题,提出了一种基于非线性航迹的自适应跟踪控制方法.应用五阶B样条拟合航点,构建非线性期望航迹;建立基于非线性期望航迹Serret-Frenet坐标系下的位置和运动航向误差方程;根据误差方程设计渐近稳定收敛的自适应运动航向控制律.并应用此方法进行了外场飞行实验,实验结果表明自适应航迹跟踪控制方法有效且能保证航迹跟踪精度.

野马河—大雪山断裂肃北段晚第四纪活动特征研究

前人对野马河—大雪山断裂肃北段的晚第四纪活动特征研究相对薄弱,缺少有关断层最新活动的证据。本文在高分辨率遥感解译的基础上,对肃北断裂开展全段1∶5 000的地质地貌填图,通过探槽开挖、放射性碳(^(14)C)测年以及低空无人机摄影测量(small Unmanned Aerial Vehicles,简称sUAV)等工作,对该断裂晚第四纪活动性进行系统研究。发现肃北断裂为一条全新世的逆冲活动断裂,晚第四纪以来具有多期活动,西水沟探槽剖面揭示出2次古地震事件,古地震离逝时间为(4 192.5±97.5)a B.P.之后。

无人作战飞机天线多层频率选择表面技术

无人机作战飞机(UCAV)快速发展的同时,无人机平台天线的频率选择表面(FSS)技术也得到广泛应用。设计和测试了一种用于无人作战飞机天线隐身的多层频率选择表面,多层频率选择表面通带为K频段,并且有一个很宽的阻带。数值结果和测试结果验证了该频率选择表面的有效性。该设计技术可以广泛应用在今后无人作战飞机天线隐身上,也可以用在其他隐身平台的相关天线设计中。

无人作战飞机射频传感器系统隐身技术发展与思考

从无人作战飞机的发展和国外无人作战飞机的隐身技术发展出发,分析了国外典型无人作战飞机射频传感器系统综合隐身特点,讨论了射频传感器系统的雷达隐身、辐射隐身及有源对消技术的内涵,总结了其关键技术特点,最后,给出了技术发展趋势。相关内容可供无人作战飞机射频传感器顶层隐身设计参考。

飞翼无人机保形进排气系统动力数值模拟与流场特性分析

利用计算流体力学(CFD)方法,分别针对保形进气道和膨胀尾喷管风洞试验模型进行数值模拟,验证了模拟进排气动力边界条件的可靠性。再基于飞翼布局无人机双发动机布局下隐身与保形设计要求,设计了矩形进气口S弯进气道和圆矩形喷口尾喷管,并利用数值模拟方法对无人机进排气系统进行了计算分析,获得了无人机全机气动性能及进排气三维流场特性。研究表明:1进排气使得飞翼无人机升阻特性有所下降,但低马赫数(0.5,0.6)下能改善无人机俯仰力矩特性;2随着马赫数增加,进气道总压恢复系数减小且畸变指数增加,而尾喷管轴向推力系数则升高,且推力性能保持较好;高马赫数(0.7)下进气道特性下降较快,设计时应多考虑飞行包线右边界;3侧滑角对于进气道性能影响较大,而尾喷管推力性能受侧滑角影响较小,设计时应多考虑进气道侧滑影响。

基于无人机航测获取高分辨率DEM数据的断层几何结构精细解译与分析——以海原断裂唐家坡为例

与断层活动相关的构造地貌是多次强震活动与长期地表过程共同作用的结果,其形态特征包含着丰富的强震活动信息。但由于测量手段和数据精度的限制,如何从形态复杂的构造地貌中准确识别这些信息一直是活动构造研究的难点。近年来,结合运动重建模型(SfM,Structure from Motion)的小型无人机(sU AV,small Unmanned Aerial Vehicle)低空航测技术为研究者提供了一种低成本、高灵活性、快速获取高精度3D地形数据(DEM)和正射影像(DOM)的方法。文中利用该方法获得了海原断裂唐家坡西田埂位错区域的高精度、高分辨率DEM数据,然后基于DEM数据进行了构造地貌解译和断层陡坎形貌分析。通过地貌单元划分并对其与断层的切割关系进行解译,识别出一系列走滑断裂的伴生构造,并讨论走滑断层发育过程中的破裂类型及其样式。基于对冲沟水平位错量、断层陡坎垂直位错量的统计和断层陡坎坡度拐点的分析,认为研究区地貌面形成以来经历了2次地表破裂型地震事件。其中,最新一次事件的水平和垂直位移量分别为(4.3±0.4)m和(0.95±0.14)m,该位移量也代表了1920年海原地震的同震位移量;较老一次事件的水平和垂直位移量分别为(4.3±0.95)m和(0.85±0.22)m。

无人侦察机红外辐射特性测试与视距估算

采用长波测温热像仪及光谱辐射计,测试研究了某型短程固定翼无人侦察机的红外辐射特性,给出了其静、动态光谱辐射特性及热场分布特征结果。根据约翰逊准则的判据,并采用坐标变换方法,将目标/背景温差曲线与MRTD曲线在同一坐标系中进行变换与数据拟合,求得某一典型气象条件下无人侦察机的被探测/识别距离。简要介绍了无人侦察机红外隐身的可能途径。试验数据为其隐身性能的改进设计提供了重要依据。

基于粒子群优化的小型无人机FastSLAM算法研究

针对在无GPS环境下的小型无人机自主飞行问题,提出了一种基于改进的粒子群优化(IPSO)的快速同步定位和地图创建(FastSLAM)方法—IPSO FastSLAM算法。IPSO算法通过引入自适应重采样方法,有效克服了粒子退化问题,又减少了过频重采样带来的计算负担。提出了以粒子集多样性测度作为启发因子,引导重采样后的粒子优化搜索过程,克服重采样过程造成的样本枯竭问题,保证粒子集多样性水平最优。最后,应用该算法对一种小型无人机模型进行仿真实验,结果验证了该算法正确、可行。

基于鲁棒优化算法的小型无人机模糊控制器研究

简要论述了小型无人机的经典H2/H∞鲁棒优化算法,并在此优化控制算法基础上,对模糊控制器开展了研究,模糊控制器的知识库主要依据原型无人机的实验数据搭建。为了验证模糊控制器的控制品质和鲁棒性,在小型无人机的静态参数(高度、角度)控制回路上将模糊控制器与原型控制器进行了结合,使之成为鲁棒模糊控制器。对小型无人机鲁棒模糊控制系统参数的控制品质和鲁棒性进行了计算,并将这些特性和原型机进行了比较。仿真结果表明,采用模糊控制器的控制系统鲁棒性提高了近一个数量级。

国外隐身无人机的发展

近期,美国海军公布MQ-25隐身无人加油机布局设计,引起国际航空界高度关注,美国又一次大秀其在隐身技术方面的优势。隐身技术已成为多学科融合的高新技术,是研发高端无人机的瓶颈技术之一。本文以雷达隐身为例,梳理了隐身的概念、方法与代价,对比介绍了国外典型的隐身无人机项目,探讨了隐身无人机设计的关键技术。

基于Stackelberg博弈的有人机/无人机混合集群辐射功率控制算法

研究了基于Stackelberg博弈的有人机/无人机混合集群辐射功率控制算法。首先,基于Stackelberg博弈理论,将有人机作为博弈领导者(Leader),将各无人机作为博弈跟随者(Followers),各无人机雷达工作于同一频段并以辐射功率为单位支付给有人机相应的费用,而有人机则通过调整单位辐射功率价格,控制各无人机载雷达的总辐射功率,以获得最大收益。同时,各无人机与目标之间根据有人机制定的价格,进行合作博弈功率分配。在此基础上,分别设计综合考虑目标探测性能、无人机辐射功率及敌方截获接收机接收到无人机辐射功率的各博弈参与者效用函数,并建立基于Stackelberg博弈的有人机/无人机混合集群辐射功率控制模型。最后,采用牛顿迭代法获得各无人机的最优辐射功率迭代公式,并证明纳什议价解的存在性和唯一性。仿真结果验证了该文所提算法的正确性和有效性。

基于数字式红外传感器的姿态测量盲区补偿法

单轴红外姿态测量系统在测量小型无人机姿态角时存在盲区,通过增加一组与原轴线相垂直的红外传感器,形成双轴姿态测量系统,对盲区进行补偿。两组红外传感器一定有一组位于倾角可测区域,通过测试目标轴的输出温差的大小,判断位于可测区域的轴线,可实现对目标轴姿态角的解算。首次采用数字式输出红外热电堆传感器设计实现了180°无盲区的姿态角测量模块,经过测试,其静态误差小于2°。

基于小型无人机的摄影测量实践教学探讨

《摄影测量学》是一门理论与实践结合较为紧密的课程,在传授基本理论与基本知识的同时,必须重视实践教学环节。现阶段将小型无人机作为一种获取高分辨率影像的全新技术引入课堂教学,在测绘工程专业摄影测量实践教学过程中,通过"分组摄影、分片成图、连成一体"的方式,实现了校区无人机航测成图的实践教学工作,使学生在校期间熟悉小型无人机由外业操作到内业数据处理的流程。据此表明,在摄影测量实践教学过程中,开展小型无人机航测成图实习对学生熟练掌握一门不同于传统测量方法的新技术,为今后解决实际工程中有关的摄影测量问题拓宽新思路。

隐身无人机的RCS统计特性研究

本文基于隐身无人机的P波段、X波段的静态RCS仿真数据,分析了不同侧向范围内RCS的均值特性。研究发现该隐身无人机在P波段和X波段的大部分RCS小于1m2和0.1m2。为进一步描述RCS起伏特性的统计分布,分别采用卡方分布模型和对数正态分布模型对RCS概率密度统计数据进行拟合。研究表明卡方分布可以较好地拟合X波段的RCS分布特性,而对数正态分布在描述P波段RCS分布特性时具有更优的拟合性能。研究结果可为隐身无人机的检测识别提供参考依据。

典型场景下飞翼布局无人机综合隐身能力分析

为了全面、客观分析飞翼布局无人机在实战中的隐身效果,对飞翼布局无人机的单双站RCS,以及侧向、径向和跨站飞行三种飞行模式,从静态、动态RCS特性和单双站的最大探测距离等方面进行综合隐身能力分析.分析结果表明,飞翼布局无人机侧向飞行时,双站雷达探测并不一定比单站雷达优;径向飞行时,双站雷达对飞翼布局无人机的探测能力较单站雷达更优,隐身材料能显著降低被探测概率;在跨站飞行模式下,单站雷达对其尾部探测效果较好,双站雷达对双站之间的区域探测性能较好,隐身材料对雷达探测率降低效果不明显.这为改进隐身结构设计、综合隐身和优化雷达预警探测系统布局提供可靠有力的技术支撑.

飞翼无人机3种保形进气口进气道气动与隐身综合特性对比

基于飞翼布局无人机隐身与结构装载布置要求,保形设计了3种进气口形状的背负式S弯进气道,按照进口投影截面形状上、下底之比顺序排列,分别为三角形、梯形和矩形.利用数值模拟方法对无人机内外流场耦合流动进行计算分析,且基于射线弹跳(SBR)法对进气道电磁散射特性进行仿真研究,获得了飞翼无人机3种进气道的气动与隐身综合特性.研究结果表明:1矩形进气道模型升阻和纵向力矩特性表现均最好;23种进气道模型按顺序排列总压恢复系数逐渐增大,畸变指数逐渐减小,进气道沿程气流也逐渐顺畅,矩形进气道模型进气道内流特性最优;30°迎角下3种进气道模型雷达散射截面(RCS)均值基本呈现先增大后减小的特征,进气道终端开放时矩形进气道模型隐身性能最好,而终端短路时三角形进气道模型隐身效果更优异.

隐身有人/无人机组合编队协同空战概念研究

针对隐身有人机与隐身无人机组合编队协同空战新型作战概念,分析协同空战的作战场景,对比了防御型制空与进攻型制空的区别,分析体系支持条件,针对两种作战场景分别设计顶层作战概念,动态分析作战过程,剖析研究隐身有人/无人机协同空战概念的必要性。研究成果对隐身有人/无人机协同的概念设计、工程研制和作战使用具有一定参考价值。

基于MOTE的智能隐身无人机作战概念研究

针对未来智能作战和无人作战的需求,从任务、作战、技术和装备4个角度,提出了基于MOTE(Mission,Operation,Technique,Equipment)的作战概念描述方法。给出了MOTE概念设计框架,具体描述了智能隐身无人机的任务概念、作战概念、技术概念和装备概念,最后给出了其所涉及的关键技术。研究成果对智能隐身无人机的概念设计、工程研制和作战使用具有一定参考价值。

一种小型无人机的FastSLAM算法

为解决未知环境中小型无人机自主飞行问题,将SLAM算法从地面机器人的二维环境扩展到小型无人机的三维环境.首先,建立了小型无人机的SLAM算法数学模型,得到其非线性状态方程;然后,将小型无人机的SLAM问题分解成路径估计与环境地标估计两部分,分别采用粒子滤波器和扩展卡尔曼滤波器进行估计,提出了一种小型无人机的FastSLAM算法;最后,分别采用扩展卡尔曼滤波和FastSLAM算法进行仿真实验,仿真结果表明FastSLAM算法具有更好的定位精度.