无来流扑翼气动力测量装置性能研究

为了研究仿鸟扑翼飞行器气动力设计了一种固定在新型悬臂梁式测量装置。在无来流的条件下,对直流电动机驱动传动机构使扑翼做往复运动时产生的气动力、影响扑翼升力和推力因素(电压、电源和电流)进行了研究。结果表明:锂电池电压减小,升力和推力扑动频率及推力曲线峰值减小;恒压源比锂电池电源对扑翼飞行器气动力影响较小;电流的变化对扑翼飞行器的气动力影响最大,电流大小是驱动扑翼拍动的关键参数。也证实了测量装置设计的合理性和适用性,并且具有高灵敏度,测量数据准确可靠,数值模拟实验原理简单,可为扑翼飞行器的机体和扑翼结构设计提供快捷的气动力测试数据支持及应用价值。

基于经典成核理论的跑道结冰温度建模及仿真

目的 为进行积冰事件的预测,减小跑道积冰对飞机地面运行安全的影响,对跑道表面结冰温度展开研究。方法 从微观角度分析冰核在固体表面的形成机理,以接触角参数表示材料表面特性,基于经典成核理论建立结冰温度模型,在不同的边界条件下进行相应的数值模拟和跑道表面结冰的仿真模拟实验,最后完成模拟跑道低温环境的结冰温度实验。结果 对于机场跑道环境下因飞机轮胎摩擦而留有胶迹的水泥道面,胶迹比水泥更易结冰;以醋酸钙为主要成分的机场跑道除冰液可抑制跑道结冰,质量分数越大,抑制作用越强,从质量分数5%提高到40%时,结冰温度降低12.02℃;最后通过在模拟跑道低温环境下的实验,对比得出该模型的预测结果与实际值之间的误差约为0.94℃。结论 材料的表面自由能越高,结冰温度越高;高粗糙度对结冰起促进作用;机场跑道除冰液通过降低道面冰核的形核率和半径生长速率来抑制跑道结冰,质量分数越大,抑制作用越强;该模型可以为跑道积冰预警提供结冰温度预测的理论基础。

飞机集中除冰车辆优化调度方法研究

针对大型机场的飞机集中除冰车辆优化调度问题,采用遗传算法进行集中除冰车辆优化调度,提高大型机场的除冰作业效率,减少因飞机结冰造成的航班延误时间。该方法设计了染色体结构,初始种群生成方法,适应度函数和控制参数,完成了除冰车辆优化调度模型的建立。最后通过算例,验证了遗传算法对飞机集中除冰车辆分配调度的优化性能,为飞机集中除冰车辆优化调度提供了新策略。

飞行模拟机操纵负荷系统试验研究

飞行模拟机操纵负荷系统是飞行模拟机的重要组成部分,向飞行员提供逼真的力感模拟。以飞机操纵系统为原型给出了飞行模拟机操纵负荷系统的模拟原理,建立了由低摩擦作动筒组成的三通道液压驱动数字式操纵负荷系统,根据数学模型借助快速控制原型技术和Matlab/Simulink可视化编程语言进行实时控制系统的开发,解决了采用C++、VC进行开发周期长、调试困难的缺点,并通过试验验证了PD控制算法的有效性,实现了对飞机操纵系统的性能模拟,具有误差小、跟踪性能好的特点,已应用于飞行模拟机样机系统的研制。

飞机地面积/除冰环境模拟与试验研究

飞机地面积冰是飞机进入冬季安全飞行的重要隐患,很多飞行事故都是因为没有清除飞机表面的积冰而造成的。基于对飞机地面积/除冰的真实环境的分析,在低温湿热试验箱中模拟积/除冰时的大气条件,对机翼积/除冰进行试验研究。通过改变环境温度、除冰液温度、流量、浓度等影响因素,利用光纤式结冰传感器得到不同环境条件下,除冰液参数对除冰过程的影响数据,并对这些数据进行了分析。试验结果表明该装置能有效地模拟飞机地面积/除冰过程,数据分析显示飞机地面结冰过程主要受外界环境温度,湿度(空气的水含量)的影响;对飞机地面除冰来说,除冰液温度参数是除冰效果达到最佳的关键因素。

冰雪天气下基于LSTM的跑道温度数据-机理联合预测

温度是跑道结冰的重要因素,针对跑道除冰运行的跑道热特性参数瞬态变化问题和温度周期序列缓慢变化特性,建立冰雪天气下基于长短时记忆(LSTM)的跑道温度数据-机理联合预测模型。通过最大信息系数法选择数据模型的输入特征变量,采用动态时间弯曲法进行跑道温度数据聚类划分,建立基于LSTM的数据预测模型;通过跑道热力学知识获取跑道温度预测机理模型,采用最小误差赋权法建立跑道温度数据-机理联合预测模型。仿真预测显示,预测时长为20 min、残差阈值为±0.5℃时,数据-机理联合预测模型优于单独的数据预测模型和机理模型,预测准确率可达99.34%;横向对比显示,在相同边界条件下,数据-机理联合预测模型优于BP神经网络、多元回归模型和支持向量机模型,平均准确率提高26.11%。研究表明,基于LSTM的跑道温度数据-机理联合预测模型契合冰雪天气下跑道除冰运行实际,可获得较好的跑道温度短时预测结果。

助航灯光光强检测数据处理方法研究

给出了一种在线快速测量灯光光强的方法,建立了照度测量的数学模型,给出了光程的测量方法和补偿方法、动态测量中照度和光强的换算,通过软件实现了单灯等光强曲线的绘制和回路光强参数的统计。通过与静态测量结果的比较证明了此方法的可行性且能满足机场生产时的精度要求。

剪刀架单元输入配置方式比较研究

剪刀架机构大量应用于民航领域特种设备中。从机构学出发,以剪刀架单元为研究对象,通过分析自由度和建立输出、输入运动方程,研究剪刀架单元的运动学位置方程。提出行程放大系数与最大行程两个指标,用来评价不同输入方式的效率。结合实际应用,对现有输入方式进行比较,结果表明支臂间输入方式具有最优性能。

基于弹性滑行容量的飞机有效推出时隙研究

为缓解机场场面拥堵,提出基于弹性滑行容量的飞机推出控制策略.提出飞机推出时隙的概念,分析推出时隙的特性及其与滑行容量之间的关系;提出弹性滑行容量的概念,并进一步设计了飞机有效推出时隙的确定方法,建立了以飞机离港成本最低为目标的飞机推出模型.利用Arena软件对新郑国际机场飞机离港流程进行了仿真.结果表明,高峰时段平均轮候时间由6.2min降至1.0min,场面拥堵大大降低,离港成本下降19.3%;全天推出114架飞机中,平均推出延误时间3.8min,推出延误超过15min的飞机仅占4.4%.

机场消防车辆模拟器的视景系统研究

为了满足机场消防车训练的要求,提高训练效果,设计并实现了机场消防车训练视景系统。该系统由视景仿真模块、操纵杆数据提取模块和通信模块组成。视景仿真模块采用三个碰撞检测向量确保了消防车运动中准确的位姿;而操纵杆数据提取模块和通信模块分别采用DirectInput技术和UDP通信技术,为视景仿真提供实时数据,确保视景演示的实时性与真实性。实验结果表明,该系统完全满足机场消防训练的要求。

操纵负荷液压伺服系统多余力抑制策略研究

针对波音737-300飞机飞行模拟机操纵负荷系统,介绍了操纵负荷液压伺服系统的机械结构和工作原理,建立了操纵负荷力加载系统的数学模型并用方框图表示,分析了多余力产生机理,采用以位置信息作为前馈补偿进行多余力的抑制。仿真结果从理论上证明了前馈补偿方案可以很好地解决多余力带来的干扰,实验结果也证明了该方案的有效性和可行性。

基于MRAS全阶状态观测器的感应电机转速辨识研究

为了改善异步电机低速时磁链的畸变和运行特性,依据模型参考自适应系统原理(MRAS)设计了一种新颖的速度磁链自适应观测器,并通过对G矩阵的选择配置观测器极点。观测器以定子电流和定子磁链为状态变量,利用速度自适应律,把磁链观测与速度辨识结合起来,应用于异步电机无速度传感器矢量控制中。仿真和实验结果表明,估算转速跟踪真实转速快速、准确,建立的模型合理、有效,为交流异步电机控制系统的设计与调试提供了新的思路。

剪刀架举升机构统一输入力计算与仿真比较研究

剪刀单元是众多机构的基本组成单元,应用广泛。针对不同输入配置的单节式剪刀架举升机构(剪升机构),其输入力分析是设计工作的首要步骤。对全部不同输入构型的单节剪刀架举升机构进行仿真建模。在统一输入力公式基础上,提出机构输入力变化判别式。通过理论分析与仿真结果的对比,可以验证所研究方法的正确性。

缩小垂直间隔适航性研究及相关问题分析

2007年11月22日零点,中国开始实施缩小垂直间隔(RVSM)的运行,对RVSM适航性的研究极其重要,但中国RVSM空域运行相对于北大西洋空域于1997年3月27日开始实施缩小垂直间隔具有十年的空白期。根据相关航空手册,借鉴实施RVSM运行的其他国家与地区的经验,结合中国民航的实际情况和管理体系,研究缩小垂直间隔的适航性;对中国RVSM运行中遇到的米英制高度显示差异以及高度层配置问题进行分析,给出运用对应查找的方式解决米英制高度问题的转换方法,使中国的RVSM运行与国际接轨。

基于Directsound的飞行模拟器音响系统的研究及实现

飞行模拟机中的声音系统仿真能增强飞行员的沉浸感,是飞行模拟机仿真的一个重要组成部分。结合目前声音仿真技术中不同方法,利用Directsound API提供了强大的声音处理功能,采用声音的建模合成法与声音的动态调度的仿真方法,以飞机上一种声音仿真为例,阐述了该方法的可行性。

不同工况下剪升机构的刚体倾翻稳定性研究

在工人作业过程中,由于剪升机构的倾翻常常造成工人的伤亡,因此研究在作业过程中剪升机构的稳定性是必不可少的。针对剪升机构在作业过程中不同的工况对其倾翻的临界条件进行了理论计算和ADAMS建模仿真,并对理论与仿真结果进行了对比分析,分析表明其误差率小于1%,验证了仿真结果的正确性。利用ADAMS仿真了工人的安全绳连接在不同点处的坠落试验,根据轮子的离地间隙,得到了2点处轮子为安全绳连接最危险的点。最后基于不同的工况分析了导致倾翻的影响因素,结果表明:较大的轮距能够提高剪升机构的抗侧向倾翻稳定性;随着支臂举升角的增大,剪升机构的重心在不断上升并向左移动,其倾翻稳定性也随之下降;安全绳连接点的位置不同,对剪升机构的冲击也不同,其倾翻情况也不同。

机场火灾场景的视景仿真研究

为了满足机场消防训练的要求,提高训练效果,设计并实现了机场火灾场景的虚拟仿真.该仿真包含了粒子系统的设计、火焰和烟雾的建模以及与飞机不同部位起火的融合.粒子系统建模中兼顾了视景仿真的实时性与真实性.粒子系统实验中通过VC++与OpenGL的API函数编码分别对火焰和烟雾的基本模型进行了验证,并且利用天津机场的模型,将火焰与烟雾的粒子仿真添加到VEGA的三维场景中.实验结果表明,该系统完全满足机场消防训练的要求.

基于LabVIEW的机场设备电机性能测试系统

基于LabVIEW平台设计了机场设备电机性能测试系统。介绍了测试系统的结构和设计方案,给出了单神经元自适应PID测试算法的原理及实现方法,实验验证了测试系统的可行性。

仿生扑翼飞行器驱动机构运转速度波动对比研究

以Delaware大学研制的"Sparrow"MAV(Micro Air Vehicle)扑翼机构为基础进行分析,由于扑翼机构在进行运转的过程中,翅翼等机构本身存在的惯性作用,以及气动力随时间的周期性波动,容易导致电机的运转速度会产生一定的波动,而电机速度波动的大小将直接影响机构各运动副处的振动冲击力,从而影响机构的使用寿命。文中对扑翼驱动机构进行了理论和仿真分析,发现在系统中适当的增加柔性装置可以一定程度地减小运转过程中电机转速的波动大小,同时对增加柔性装置前后,各运动副处的振动冲击力进行了对比仿真分析,发现增加柔性装置后,各运动副处的振动冲击力得到了一定程度地减小。冲击力的减小也可以对飞行过程中的振动与噪声有一定的改善作用。从而使得扑翼飞行器更加适应实际应用环境的需要。

冰雪条件下机场除冰保障技术研究

多机坪飞机除冰调度过程是根据航班信息对除冰坪上的除冰位进行合理分类,预先设定飞机排队方式,根据设定的目标和调度规则将申请航班分配到队列中。对多个集中除冰坪的实际情况进行仔细分析,利用排队论中多服务台排队理论,建立了多机坪多队列等待制排队模型,根据航班信息,对等待除冰的飞机位置进行梳理,将缩短飞机在整个除冰系统中的逗留时间作为最终目的,缓解因除冰过程无序所导致的航班延误问题。最后在Matlab仿真环境下,验证对除冰位进行分类和合理分配,并缩短除冰系统中飞机的总逗留时间,以有效缓解机场除冰机位拥挤现状。