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考虑机轮形变的车辆-牵引滑出系统运动学特性分析
鲁鑫, 孙宇宁, 唐杰, 张威
2025, 51(2): 478-486. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0029  刊出日期:2023-04-21
关键词: 牵引滑出, 前起落架机轮, 抱轮机构, Winkler接触模型, 加速度偏移

为探究抱轮机构与前起落架机轮约束关系对牵引系统运动学特性的影响,基于Winkler接触模型建立了前起落架机轮径向受力与径向接触形变的关系,以Douglas TBL-180无杆牵引车和B737-800客机为参考对象,建立牵引车-系统运动学模型,在抱轮机构与前起落架机轮不同约束关系下,探究多种工况下牵引车与加速度偏移的变化规律。结果表明:前起落架机轮径向受力与径向接触形变具有较强的非线性关系,对牵引系统的运动特性具有较大影响;在加速与制动状态下,前起落架机轮两端约束力的增大都将减小牵引车与加速度的偏移,但在加速状态下,约束力的增大为加速度偏移减小的主要影响因素,而在制动状态下,约束力增大到一定值(约10000 N)后对加速度偏移影响很小。

民用应急场景分析与建模方法
江雨航, 郭泰, 宫綦, 任文明, 宋涛, 钱馨
2024, 50(3): 839-849. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0339  刊出日期:2022-11-11
关键词: 民用飞机, 风险事件, 应急场景, 需求捕获, 建模

按照基于场景的民用系统工程正向研制过程,为确保在研制早期需求捕获与功能分析的完整性,针对应急场景开展识别、分析与建模方法研究。分析在研制早期考虑应急场景的必要性,给出应急场景的定义和范围;针对民用不同运行阶段,开展基于外部风险事件的应急场景识别,给出不同阶段的外部风险事件,并按照外部风险事件在不同阶段的演化结果给出相应的应急场景清单;研究形成一种基于DoDAF的应急场景建模方法,选取典型应急场景,形成应急场景建模的典型案例。通过对民用应急场景分析与建模方法研究,形成可参考的外部风险清单和应急场景清单,同时形成面向应急场景的建模技术途径,为面向安全保证、基于应急场景的需求捕获与初步机组应急操作程序定义奠定基础。

考虑舵面效能柔性阵风减缓控制系统
刘易斯, 杨佑绪, 刘燚, 成志勇, 余灵富
2025, 51(1): 248-256. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0952  刊出日期:2023-03-27
关键词: 气动伺服弹性, 阵风响应, 阵风减缓控制系统, 自适应观测器, 主动容错控制系统

舵面效能损耗会直接影响柔性阵风减缓效果,考虑舵面效能损耗是主动阵风减缓控制系统设计的关键。针对柔性遭遇阵风干扰问题,以某大展弦比柔性模型为对象,建立包含刚体运动和弹性模态的柔性结构动力学模型,考虑舵面作动器存在舵面效能损耗的情况,设计一种自适应观测器实时在线估计舵面作动器效能因子,重构和求解自适应主动容错H控制器,实现柔性阵风载荷减缓。离散和连续阵风激励下的柔性开/闭环时域响应仿真表明:在舵面无效能损耗情况下,H控制与比例-积分-微分(PID)控制均能达到较好的减缓效果,H控制相较于PID控制响应时间更快;在舵面存在效能损耗情况下,自适应观测器在4 s内能够完成效能因子评估,基于该效能因子设计的H控制器能够达到与理想情况相当的阵风减缓效果。

翼伞翼型非定常气动特性数值模拟研究
王震, 钟伟, 王同光, 李旭东, 张红英
2025, 51(4): 1255-1266. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0184  刊出日期:2023-07-12
关键词: 翼伞, 翼型, 气动性能, 动态失速, 缩减频率

翼伞的非定常气动特性关乎行稳定性和行安全,是一个值得深入研究的问题。采用计算流体力学(CFD)方法对迎角动态变化下的翼伞翼型开展非定常数值模拟,分析平均迎角迎角振幅和缩减频率对翼伞翼型非定常气动力和流场形态的影响。结果显示:平均迎角迎角振幅和缩减频率3个参数中的任一个增大,都导致翼伞翼型气动力的非定常性显著增强;平均迎角迎角振幅共同决定翼型迎角动态变化的范围,显著影响翼伞翼型的动态特性;缩减频率的变化对翼伞翼型的升力迟滞效应产生影响,最大升力系数随缩减频率的增加而呈线性增大。流场分析表明:翼伞翼型迎角动态增大阶段的非定常效应,延缓了翼型流动分离的发生,并使分离涡紧贴上翼面呈扁平形状,共同促使翼伞翼型的临界迎角和最大升力系数相对定常情况显著增大。研究成果有助于增进对翼伞翼型非定常气动力和流场规律的理解,为复杂风环境下的翼伞非定常气动力预测和安全性评估提供支撑。

民用迫降后不利姿态应急撤离实验研究
封文春, 张桐, 李伟
2023, 49(7): 1553-1562. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2021.0483  刊出日期:2021-12-27
关键词: 应急撤离, 迫降, 不利姿态, 应急撤离实验, 撤离速度

为研究迫降后不利姿态对应急撤离的影响,基于动态客舱应急撤离实验环境,开展了200多人次的个体及群体应急撤离实验,按照自由撤离模式和快速撤离模式,分析了不利姿态下座椅段、过道区域个体撤离速度的变化规律,建立了个体平均速度衰减比模型。实验表明:迫降后的不利姿态对群体撤离时间、人员密度和前向距离均有一定影响。横滚姿态下,群体撤离速度衰减比在5°时为0.948,10°时为0.859,随横滚角增大而减小;俯仰姿态下,在−5°俯角下群体中个体撤离速度均呈现出加速的效果,末位速度达到1.35 m/s,次序越靠后撤离速度衰减比越大,−10°时,群体中个体运动呈现两面性,撤离速度与次序呈反比。通过实验揭示了迫降后不利姿态应急撤离客舱内个体运动及群体撤离的变化规律,为民用应急撤离仿真提供了重要参考数据。

适用于弹性行动力学仿真的气动力降阶方法
师妍, 万志强, 吴志刚, 巩轶男
2023, 49(7): 1689-1706. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2021.0510  刊出日期:2021-12-30
关键词: 气动力降阶, 飞行仿真, 刚弹耦合动力学方程, 太阳能无人机, 阵风响应

针对低太阳能无人机在由阵风引起的大迎角非线性气动力情况下的高精度、高效率气动弹性及行动力学工程仿真问题,对气动力降阶方法及其在行动力学仿真中的应用进行深入探索。以二维翼型为例,分别基于自回归外部输入模型(ARX)方法、多小波Volterra级数方法、反向传播(BP)、径向基函数(RBF)神经网络方法和支持向量回归(SVR)方法建立了非定常气动力降阶模型,并比较了5种方法的收敛性及泛化能力。在此基础之上综合ARX和神经网络方法的优点提出一种计算精度高,收敛性、泛化能力较强的ARX-BP/RBF组合建模方法。将基于ARX-RBF的组合气动力降阶方法和弹性刚弹耦合动力学方程相结合建立基于气动力降阶的弹性行动力学仿真模型。以一架太阳能无人机模型为例,开展数值验证,对算例对象在阵风及舵面激励下的响应进行仿真研究,并和计算流体力学(CFD)-计算结构动力学(CSD)结果及基于线性气动力的仿真结果进行对比。结果表明:所建立的弹性仿真模型能有效反映气动力非线性特性,且仿真效率高于CFD-CSD分析方法,适用于工程实践。

液压泵二维性能退化的可靠性评估
王少萍, 陈仁同, 张超
2022, 48(9): 1613-1623. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0297  刊出日期:2022-06-21
关键词: 二维性能退化, Copula函数, 参数估计, 飞机液压泵, 可靠性评估

液压泵为操纵、起落架收放和刹车提供高压能源,其安全性和可靠性至关重要。针对液压泵二维退化可靠性评估问题,构建了基于液压泵微观表面混合润滑的转子-配流盘摩擦副和轴尾密封副的摩擦磨损退化模型,基于统一随机过程模型描述2个性能指标的退化规律,利用Copula函数表征二维性能退化的相关关系,使用贝叶斯马尔可夫链蒙特卡罗法得到其考虑二元相关退化模型的未知参数估计,进而对液压泵进行了可靠性评估。通过液压泵回油流量及轴尾密封摩擦力矩2个性能退化指标的实际退化数据,验证了所提出的理论和方法。结果表明,考虑2个性能退化指标相关的退化模型有效提高了可靠性评估及寿命预测精度。

直升人机协同控制方法研究与行验证
金子博, 李道春, 孙毅, 张凯, 向锦武
2023, 49(11): 3022-3030. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0038  刊出日期:2022-03-31
关键词: 人机协同, 直升机, 驾驶机器人, 飞行控制, 飞行实验

人机协同系统可以充分发挥人类智慧的优越性和机器人作业的高精度与高效率,被广泛应用于决策指挥、工业控制和医疗手术等领域。行员驾驶行器时需要实时处理大量信息并给出精准操控,操纵负担大。基于典型单旋翼直升的操控特点,设计一种直升协同驾驶机器人系统,驾驶机器人连接直升周期变距杆控制直升的俯仰运动和滚转运动,行员通过总距杆和脚蹬控制直升的航向运动和升降运动。协同驾驶机器人可以在不改装原有直升的基础上实现一种新型的人机协同行控制,快速提升现有直升的自动化水平和行员在应急情况下的生存能力。研究驾驶机器人控制系统模型,建立适用于直升人机协同控制的行模拟平台,通过行员在环行仿真初步验证了人机协同控制方法的可行性。在行仿真验证的基础上研制了驾驶机器人样机,并将样机搭载在SVH-4直升机上完成飞行实验验证。

航线联营下基于转运的航线路径优化
闫妍, 马啸来
2023, 49(1): 115-127. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2021.0166  刊出日期:2021-08-31
关键词: 航线联营, 货物转运, 飞机航线路径优化, 转运点数量限制, 遗传算法

为解决航空运输成本高,运输资源闲置、浪费多的问题,对航线联营下基于转运的航线路径优化问题进行研究。基于货物转运问题,考虑联盟对运营的影响,引入航空联盟选择概率,确定转运前后航段运输的承运及托运问题,并考虑托运运输的衔接问题。由于航空网络中双机场容量限制,运行中全货机行时段及空域容量的限制,以总成本最小化为目标,建立了航线联营下基于转运的航线路径优化模型(T-AAAFRP)。设计了改进的遗传算法求解模型。通过实例分析,研究选址和路径优化问题。研究结果表明:设计的算法具有较高的收敛性;转运点数量变化的过程中,双机场城市总被选择作为转运点;需求量、固定成本的变化对优化决策有较大影响;机载重量、联盟承运与托运的分摊系数、决策者风险偏好的变化对优化决策有较小影响;总体上转运点数量越多,所承担的总成本越小,使用的数量越少。

基于LSTM的机场行区活动目标潜在冲突预测
王兴隆, 尹昊, 贺敏
2024, 50(6): 1850-1860. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0505  刊出日期:2022-09-28
关键词: 长短期记忆, 飞行区, 冲突预测, 复杂网络, 主成分分析

针对机场行区冲突不断的问题,提出一种基于长短期记忆(LSTM)网络预测机场行区活动目标潜在冲突的方法。根据复杂网络理论,以航空器和车辆2类活动目标为研究对象,建立行区活动目标网络,设置网络动态演化模型,输入运行数据计算多个网络特征指标,对指标时间序列进行主成分分析,拟合成潜在冲突指数;利用Keras框架搭建LSTM网络模型,将指标时间序列输入LSTM网络进行训练和预测,并与其他预测方法对比;用西安咸阳机场实际运行数据进行实验,将预测值与真实值进行对比,各项指标预测均方误差分别为1.608%、13.126%、0.072%、0.004%、0.014%。结果表明:通过建立行区活动目标网络模型,可以用网络特征指标从不同角度刻画潜在冲突;LSTM网络可以有效预测行区活动目标网络的潜在冲突,提醒相关人员预防冲突发生,降低冲突概率。

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