基于全产业链视角我国通用航空产业发展路径研究

新能源产业发展是大势所趋,也是世界各国争相发展的目标,它为能源的使用形式提供了变革。基础研究的源头是创新,拥有强大的基础研究,才能产生原创性、变革性、颠覆性的关键核心技术,才能真正实现创新价值、实现产业驱动发展。本文以产业链经济学视角为理论基础,确定了影响我国通用航空产业发展的三个层次的结构体系和四大影响因素,通过对其进行层次分析,为我国通用航空产业发展提供发展建议。

航空螺旋桨桨叶的逆向设计方法研究

航空螺旋桨作为固定翼飞行器的重要动力来源,对飞行器的功率利用率,飞行性能等有着重要影响。传统螺旋桨设计以螺旋桨的空气动力学特性为关注焦点,在综合考虑螺旋桨的拉力、功率和效率的前提下,确定螺旋桨的几何参数,包括螺旋桨的直径、桨叶数目、翼型、桨叶宽度、平面形状、桨叶厚度分布、螺距及安装角等,设计周期长,研制成本高。利用逆向方法设计航空螺旋桨能够有效地缩短设计的周期,降低设计的成本,并能很好地满足飞行器的使用要求。在此,探讨了航空螺旋桨桨叶的逆向设计过程,对进行实用型螺旋桨的设计进行了探索性研究。

某型通用飞机机翼2.5D重构优化设计

为了扩展某型通用飞机机翼优化设计的工程应用范围,在巡航状态下RAE2822-TE翼型优化设计基础上,考虑到翼型本身结构的优化及径向分布,对机翼进行2.5D重构优化设计研究。根据某型通用飞机的低空飞行条件,设计出了集Hicks-Henne参数化、CFD数值计算和NLPQL优化算法为一体的翼型优化方案,将优化后的翼型按照原机翼参数对其进行8个剖面的重构建模。结果表明:优化后的翼型的升力系数和升阻比提升明显,俯仰力矩系数优于原翼型,具备更优异的气动特性;2.5D重构优化的机翼巡航升力系数提升了6.19%,巡航性能提升了2.27%,更好满足通用低速飞机的飞行需求,验证了二维翼型优化转三维机翼2.5D设计方法的合理性和实用性,有效引导工程优化设计思想。

轻型电动飞机用电池组充放电性能的实验研究

轻型飞机电动化是当前航空业发展的趋势。电池组作为电动飞机最重要的组件之一,其容量、能量密度等参数直接决定了飞机的航程、飞行速度等主要性能参数。结合某轻型飞机,对其动力锂电池组进行了一系列充放电试验,分析比较了几种常见的充放电方式,详细探讨了电池组在充放电过程中温度、电压、电流等参数的工作特性曲线,并参照电动飞机适航标准相关条例,总结了当前电动飞机用动力电池组的充放电性能的符合性水平和环境适应性。

某型电动飞机气动特性数值模拟与风洞实验

为了验证某型大展弦比电动飞机气动设计的合理性以及为飞行性能及品质计算提供数据,采用有限体积法离散求解三维可压雷诺平均Navier-Stokes方程,并选用Spalart-Allmaras湍流模型对该电动飞机流场进行CFD数值模拟。结果表明,该型电动飞机气动设计合理,巡航速度升阻比最高可达23,具有较高气动效率;通过CFD数值模拟得到了全机升力系数、阻力系数和升阻比。为了验证CFD计算结果,对该型电动飞机进行了缩比模型风洞实验,结果显示,CFD数值模拟法计算结果与风洞实验结果高度吻合,说明CFD计算结果准确。该方法可为大展弦比电动飞机气动设计提供指导。

翼型优化在电动飞机螺旋桨重构设计中的研究

为了扩展某型电动飞机螺旋桨优化设计的工程应用范围,在多种工况下RAF-6翼型优化设计的基础上,考虑到翼型本身结构的优化及径向分布,对螺旋桨进行重构优化设计研究。根据某型电动飞机的低空飞行条件,提出了集CST参数化、气动力计算和NLPQL优化算法为一体的快速翼型优化设计方法,优化了RAF-6翼型特殊工况的升阻特性,将优化后的翼型按照原螺旋桨的弦长和桨叶角等数据对螺旋桨进行8个剖面的重构建模,采用K-εRNG湍流模型求解雷诺平均方程的多重参考坐标系模型,与原始螺旋桨气动试验数据加以对比验证。结果表明:优化翼型的升力系数和升阻比提升明显,具备更优异的气动特性;重构优化的改进型螺旋桨最大效率为81.40%,最大拉力提升12.66%,更好满足电动飞机的飞行需求,有效引导工程优化设计思想。

基于深度学习混合模型迁移学习的图像分类

为提高深度模型迁移学习的特征识别力,提出一种基于受限玻尔兹曼机与卷积神经网络混合模型迁移学习的图像分类方法。该方法融合了2种模型特征的学习能力,提取图像的结构性高阶统计特征进行主题分类。该方法在迁移预训练的卷积神经网络模型到小目标集时,使用受限玻尔兹曼机代替卷积神经网络模型中的全连接层,在目标集上重新训练受限玻尔兹曼机层和Softmax层,并使用BP算法进行参数调整。加入的受限玻尔兹曼机层不仅全连接所有特征maps,还从最大对数似然的角度学习目标集特有的统计特征,消除了数据集间内容差异对迁移学习特征识别力的影响。在Pascal VOC2007和Caltech101数据集上的实验结果表明,该方法具有较高的分类准确率。

旋转功能梯度圆柱壳的固有频率计算

Love的一阶理论被用来计算旋转功能梯度圆柱壳的固有频率,为了验证该方法的有效性,计算了简支不旋转各向同性和功能梯度圆柱壳的固有频率,计算结果与相关文献中的结果具有较好的一致性.通过几个数值算例,研究了幂指数、x和θ方向的波数、厚度-半径比对简支旋转功能梯度圆柱壳固有频率的影响.结果表明:后向波的固有频率随着转速的增加而增加,前向波的固有频率随着转速的增加而减小,前向波和后向波的固有频率随着厚度-半径比增加而增加.

基于关键帧的人体动作识别方法

Kinect问世以来,越来越多的研究者开始研究基于深度信息和骨架信息的人体动作识别。为了提高动作识别的准确率和实时性,并且降低计算过程中的计算复杂度,提出了一个基于关键帧的骨架特征的人体动作识别方法。采用K-均值聚类算法对人体动作视频序列做聚类,通过聚类出的数据提取人体动作视频序列中的关键帧。提取关键帧中的关节点位置和人体刚体部分之间的骨架角度两种特征,利用SVM分类器对动作序列进行分类。在MSR-Daily Activity3D数据集上的实验结果表明,该方法具有较高的识别率,并且提高了实时性。

分布式电推进系统与机翼的综合设计

在某款超轻型电动飞机的基础上设计了一个分布式电动力推进系统,并对机翼几何尺寸进行了相应的修改,提出了分布式电推进系统参数与机翼几何参数的综合设计方法。在机翼前缘布置多个电动螺旋桨,利用其滑流效应提高了空气动力效率并降低机翼面积和结构重量。从动力性,结构重量,续航时间和航程方面验证了该系统的可行性与优越性。分布式电动飞机的最大平飞速度为182km/h,大于参考机型最大平飞速度175.5km/h,满足动力要求。机翼面积减小36%,体积减小将近一半,动力系统与机翼结构的总重量减轻31.7%,飞机空重减少7.29%。电池能量增加36.61%,续航时间延长45.71%,航程增加64%。展现出分布式电推进系统的巨大优势与发展前景,并为分布式电动飞机的设计与优化提供了参考。

基于关节联动特征的运动捕获数据分割方法

运动捕获数据分割中,针对关节角度或关节点中心距离作为描述人体姿态的特征所存在的局限性,提出一种关节联动特征。该特征从人体运动学角度对人体关节之间的联动关系进行建模,将关节角度与关节点中心距离作为一组关节联动特征点转换到极坐标空间表示。通过计算任意时刻的人体姿态与初始时刻人体姿态的关节联动特征点的偏移量来描述人体姿态的变化。提取每一帧捕获数据的关节联动特征,并使用主成分分析方法对运动序列进行分割。对CMU人体运动捕获数据库的实验结果表明,使用该特征得到的运动捕获数据分割结果要优于使用关节角度或中心距离特征的分割结果。

基于片条理论的螺旋桨性能计算

通用航空飞机普遍采用了活塞式发动机和螺旋桨作为其动力装置。在飞机设计阶段,螺旋桨的性能计算具有重要的意义。基于片条理论方法,编制了螺旋桨性能计算程序,对某型螺旋桨的性能进行计算与分析,包括:拉力系数随前进比的变化;扭矩系数随前进比的变化;功率系数随前进比的变化;效率随前进比的变化;并与螺旋桨的风洞实验结果进行对比,验证了计算结果的合理性。

无人机物流系统设计与优化

针对现代物流系统的特点,引入遗传算法对多个物流配送无人机在多配送目标之间的配送航线进行优化,寻求最优路径,研究重点为无人机物流系统配送航线设计及优化过程中遗传算法的应用。在优化过程过,将单个物流无人机的航线距离和各个物流无人机航线距离的总和作为约束条件,以此来得到更为符合实际的结果。考虑到实际配送目标的情况,引入检测程序,对不符合的实际情况的方案进行重新编译或舍弃。仿真结果表明:利用遗传算法对无人机物流系统航线进行多目标优化能够对整个系统的航线距离和单个物流无人机的航线距离进行缩短。从而提高了无人机物流系统的配送效率和物流无人机的利用效率。

复合材料机翼前缘柔性机构拓扑优化设计

以NACA2418标准翼型前缘为研究对象,提出一种基于离散材料优化(DMO)法的复合材料机翼前缘柔性机构拓扑优化设计方法。将离散材料优化(DMO)法与拓扑优化相结合,设计一种机翼前缘柔性机构来实现自适应连续变形,选定机翼前缘上10个离散点的实际位移与目标位移的偏差为目标函数,采用统一拓扑和多相材料优化的材料插值方案建立数学模型,最后用OC优化准则求解。利用MATLAB编程获得机翼前缘的拓扑结构,使用CATIA对拓扑结构进行三维建模,最后将得到的三维几何模型导入Hyperworks软件进行仿真分析。结果表明,机构可实现机翼前缘0°到9.3°的连续偏转,验证了该方法的可行性。

油动四旋翼飞行器动力系统的参数匹配

结合辽宁通用航空研究院正在研发的油动四旋翼飞行器,阐述了飞行器整体的动力系统布局和参数匹配的原则,并且提出了相对于油动四旋翼的动力系统参数匹配和性能验证的方法。从四旋翼机的系统质量结构、飞行性能、实际应用性验证其系统的可行性。

复合材料层合板孔挤压力学性能试验研究

复合材料结构件间的装配需大量孔加工,出、入口和孔内壁的加工损伤会严重削弱结构的抗破坏性,影响结构件的承载能力和服役时间,甚至导致严重的安全问题。为了研究复合材料层合板孔挤压力学性能及失效形式,对4 mm厚的碳纤维复合材料层合板标准试样进行孔挤压性能测试,并通过扫描电子显微镜(SEM)对试样的断口区域进行检测扫描。检测及试验结果表明:4 mm碳纤维复合材料层合板孔挤压平均强度值为745.71 MPa,失效形式为撕脱。

非对称复合材料工字梁的变形分析

讨论了形心的位置对惯性矩的影响以及根部约束对梁的变形影响。梁沿翼展的分布是采用经典的升力线理论得到的。过载为4,安全系数为1.5。该梁实由多种复合材料制成的上下非对称的变截面梁,在此基础上计算了梁的变形。计算结果与试验相吻合,说明该方法适用于梁的变形计算。

某型太阳能飞机高效螺旋桨设计

文章以整个飞行跨度内的高效率为目标设计了某型太阳能飞机的螺旋桨,根据给定的飞行速度、螺旋桨直径、需用拉力,结合太阳能飞机的飞行高度曲线,确定了桨叶数、翼型和螺旋桨转速,计算出若干设计高度点的弦长分布、桨距角分布等,然后根据飞行高度曲线对得到的结果进行加权平均,得到最终的弦长分布和桨距角分布,建立了三维模型。

新能源飞机动力系统仿真研究

对锐翔新型电动飞机的动力系统进行模拟仿真及仿真结果分析。在Matlab仿真软件环境中建立新能源飞机的动力系统模型,分别对电动机、电池、传动机构单独进行模块建立并连接,利用Matlab中添加的AeroSim模块完成仿真,并对得到的数据进行分析。能更直接观察和分析各个模块运行原理与模拟仿真过程,仿真结果与实飞数据误差较小,得出搭建模块结构和相应数据计算是正确的。

基于时空上下文的行为理解研究

行为理解中行为序列的帧与帧之间在时间和空间上在一定的相关性,对于行为的理解有着重要作用。针对这个问题,提出了一种新的提取动作序列帧间时空上下文特征的方法,采用融合了时空上下文特征与动作局部特征的行为特征进行行为理解。提取动作的时空兴趣点,将它们所确定的最小外接圆作为运动区域。计算两个运动区域的中心点在空间上的距离和时间上的角度变化信息作为时空上下文特征。融合提取到的时空上下文特征和局部特征,利用支持向量机进行行为分类识别。实验证明,采用融合了时空上下文信息的特征,对动作进行分类时正确率有一定提高。