基于试飞过程中积累的工程经验,提出了稳态尾旋假设,构建了表征飞机稳定尾旋模态的函数F(X)以及飞机大迎角气动力数学模型;并结合具体算例,使用中心内点法求解了该函数的极小值。优化计算结果表明,函数F(X)的极小值与飞机的稳定尾旋模态相对应,稳态尾旋特性的仿真计算结果与模型自由飞试验结果符合较好,证明本文提出的算法可以准确地计算飞机的尾旋特性。

我国国军标规定教练机设计定型试飞必须完成大迎角失速/尾旋等科目。尾旋是飞机最复杂的飞行状态之一,在开展尾旋特性试飞之前通过数值模拟的方法获知飞机的尾旋模态特性,对于降低飞行试验风险有着重要的意义。本文根据风洞试验数据建立了某型教练机的大迎角气动力数学模型,通过人在环仿真试验,得到了典型尾旋模态的重要参数,并对设计部门推荐的尾旋改出方法进行了演示验证。仿真计算结果与模型自由飞试验数据取得了良好的一致性,为飞行试验的开展提供了可靠的参考依据。

非定常气动力建模涉及空气动力学、飞行力学、飞行控制等多个领域,是完善飞机大迎角气动数据库的关键。传统的气动数据库模型为动导数模型,由静态气动力、旋转天平、动导数等数据构成,无法精细表征过失速机动状态下的非定常效应。循环神经网络(RNN)结构是一种处理和预测序列数据的神经网络结构,在人工智能领域运用广泛,与非定常气动力一样都具有时间序列依赖的特点。重点研究了循环神经网络在非定常气动力建模中的应用,利用单自由度俯仰振荡的风洞试验数据进行建模。使用强迫运动试验与虚拟飞行试验2种方法对非定常模型进行验证在强迫运动试验中,通过直接对比气动力曲线,对具有实战意义的眼镜蛇机动进行了验证;在虚拟飞行试验中,通过对比试验与建模仿真的运动参数曲线,验证了气动力模型的准确性。2种验证方法均表明循环神经...

本文简单介绍了气动参数辨识的原理和飞机气动参数辨识技术在工程上的应用,重点介绍了该技术在飞行训练模拟器仿真模型开发上的应用,通过实例验证了气动参数辨识技术在飞行训练模拟器上的应用效果。

飞机布局的大迎角气动特性是决定飞行包线左边界的主要因素之一。飞行包线左边界区域的扩展增强了飞机的大迎角机动性和敏捷性,但是同时也极大地挑战着飞机的安全。几十年来,随着大迎角飞行研究技术的发展,战斗机飞行不断突破失速迎角附近及以上区域,将飞行左边界左移,扩大了飞行包线,减少了飞行限制,挖掘了战斗机的作战潜能。本文对战斗机大迎角飞行相关的气动特性研究技术,包括流动机理研究、数值计算方法研究、风洞气动试验、气动建模与数据库构建、气动与控制综合验证等关键技术的发展与应用进行了阐述。基于这些技术的发展,结合工程实践经验,提出了战斗机大迎角气动特性研究的整体思路和方法,包括大迎角气动力预先设计、气动力获取、气动力表达、气动力综合分析和气动-运动-控制一体化验证五个部分,以供相关装备研制参...

为使所建立的气动力模型能够准确刻画复杂动态特性,提出一种基于改进UKF算法的小波神经网络(Wavelet Neural Network,WNN)飞行数据失速气动力建模方法。引入一种自适应因子来改善无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)算法的性能;按照飞行数据的气动力建模流程,利用改进UKF算法对WNN参数进行最优化估计,构建失速现象的气动力模型。实验结果表明,针对飞行器失速的气动力建模问题,基于改进UKF算法的WNN建模方法,在建模精度和速度方面,优于传统神经网络和其他现有WNN方法,因此,使用提出飞行器失速的气动力建模方法是可行和有效的,得到预测结果也能准确刻画飞行器失速的动态特性。

针对临近空间高超声速再入滑翔目标跟踪问题,提出了一种基于新气动力模型的改进的平方根UKF滤波算法(ISR-UKF)。首先对气动力模型进行了变换。其次,在传统平方根UKF基础上,改用球形无迹变换来计算权系数以及sigma点;改进了平方根矩阵的分解方法;同时为解决矩阵求逆易出现奇异值使滤波失效的问题,提出在协方差矩阵更新中引入多重次稳定因子。最后将该算法分别与基于原气动力的ISR-UKF,基于新气动力的平方根UKF以及基于原气动力的平方根UKF进行仿真比较。仿真表明,该算法具有良好的滤波性能,而且能避免奇异值问题的出现,具有很好的可靠性。

提出了一种针对动力学模型运动和几何参数的全局灵敏度分析方法。运用叶素法建立微型扑翼飞行器悬停状态的非线性动力学模型,通过挑选因子和定性分析来确定动力学模型中的主要参数,利用Sobol全局灵敏度分析方法对运动参数和几何参数进行灵敏度分析。结果显示,在参数取值范围内,运动参数中的全局灵敏度大小为:扑动频率>扑动角>攻角;几何参数中的全局灵敏度大小为:展弦比>一阶半径距。通过对动力学模型几何参数排的气动灵敏分析,为微型扑翼飞行器的动力学优化设计提供了依据。

针对现有扑翼飞行器的扑翼机构结构单一、无法实现灵巧高效的仿生运动等缺点,在单驱动方式的基础上,设计了一种能够同时实现扑动和两级折叠运动的新型扑翼机构,据此提出一种三段式扑翼机构分析模型,并建立了机构的运动学和气动力计算模型。分析了扑翼机构在一个运动周期中翅翼的折叠角度及升力变化规律,证明上述机构符合仿生设计要求,并且有较好的气动力特性。分析了在三种典型飞行状态下内、中、外三段翅翼所受的气动力变化,并与两段式扑翼模型进行了比较。相较于单段式与两段式扑翼,三段式扑翼机构具有更好的仿生运动特性和气动性能。