机翼锯齿状后缘的气动外形设计增大了展弦比,进而提高了空气动力学效率,但同时也导致结构质量的增加。因此,本文提出了一种针对战斗机类λ机翼的气动/结构多学科设计优化方法,关键步骤包括机翼外形和结构参数化建模、气动分析模型自动生成与外形优化、结构有限元模型自动生成与结构布局/尺寸优化。在ISIGHT软件环境下集成气动、结构优化模块,利用基于代理模型的多级优化方法求解λ机翼气动/结构多目标优化问题。算例结果表明,本文提出的优化方法能够较好地兼顾了λ机翼的气动和结构性能,进而提高初步设计阶段的效率。

针对共轴双旋翼无人机旋翼组件过于复杂,导致旋翼控制系统可靠性较低的问题,提出了一种依靠三轨变质心机构进行姿态控制的方案。推导了三轨变质心共轴双旋翼的运动模型和空气动力学模型,并分析了不同滑块所处位置和质量占比情况下变质心无人机动力学特性。建立变质心无人机姿态控制系统的状态方程,针对系统中的非线性和不确定性,设计了基于反步滑模控制的姿态控制器。仿真实验表明,所设计的控制器能够在含有外部扰动的工况下有效完成姿态跟踪任务,具备较好的抗干扰能力。

采用雷诺平均(Reynolds-averaged Navier-Stokes,RANS)方程针对直升机前飞不同前进比状态下四叶片刚性旋翼开展数值模拟研究,对比前进比0.1和0.6时的旋翼气动特性差异。计算结果表明,前飞时桨盘后行侧根部附近出现反流流动区域,翼型截面压强系数呈现非常规分布,该区域桨叶几乎不提供升力,且反流区面积随前进比的增大而增加。以静态前掠反流翼段为研究对象,采用脱体涡(Detached eddy simulation,DES)方法研究其非定常空气动力学特性,发现反流翼段表面出现特殊复杂的附着涡结构,在展向流动的影响下,翼段根部与尖部的涡结构发生耦合作用;反流翼段的升力系数随桨距角的增加而增大,且在失速迎角后并未下降。

采用共轴刚性旋翼的高速直升机是未来旋翼飞行器的发展方向之一，其本质特点即前行侧桨叶会产生升力偏置。为了研究旋翼升力偏置量对刚性旋翼性能的影响，采用自由尾迹方法对采用前行桨叶概念（Advancing blade concept，ABC）的刚性旋翼在不同升力偏置状态下的气动特性进行了计算。通过对计算结果的分析，得到旋翼升力分布、升阻比、阻力特性和功率特性等随升力偏置的变化规律。文中还对前进比μ=0.2，0.4，0.5的计算结果进行了对比分析。结果表明，旋翼升力偏置量的改变能够显著改变旋翼桨盘的升力分布，进而对旋翼气动性能产生重要影响。不同的前进比下，产生旋翼最大前飞升阻比的升力偏置量也会有所不同，μ=0.2时，最大前飞升阻比出现在旋翼升力偏置为20%左右;μ=0.4时，最大前飞升阻比出现在旋翼升力偏置为25%左右，μ=0.5时，最大前飞...

针对共轴刚性旋翼上下旋翼间复杂气动干扰问题，利用4 m直径共轴刚性旋翼缩比模型开展了悬停及前飞状态风洞试验研究。试验中，采用两套六分量天平对共轴刚性旋翼的上下旋翼进行分开测力，并测量了相同操纵量输入时的孤立单旋翼气动力。通过分析双旋翼状态下的上下旋翼与孤立单旋翼的气动力的对比结果，研究了共轴刚性旋翼在悬停及前飞状态下的气动干扰特性。在此基础上，还进行了升力偏置对气动干扰影响的试验研究。结果表明:随着旋翼前进比的增大，上下旋翼之间的气动干扰逐渐减弱，共轴刚性旋翼的非对称气动干扰会使得双旋翼升力偏置增大。

为研究低速引射对高超声速飞行器气动加热的影响，对高超声速来流条件下大面积平板引射进行数值模拟，讨论了引射孔结构、迎角和引射入口速度对边界层流场的影响，得到了不同引射孔结构下壁面热流，引射影响因子及流动参数随引射入口速度的变化。结果表明:低速气体引射在一定程度上能缓解引射区域壁面和下游壁面的气动加热情况。4种引射状态中引射孔结构4（即面引射）壁面热流最低，其他3种引射孔结构冷却效果基本相当。相同条件下10°迎角低速气体引射降热效果明显优于0°迎角的情况。引射入口速度v=20 m/s时，0°迎角情况下，引射区引射影响因子约为0.23，即壁面平均热流降低约23%;10°迎角情况下，引射区引射影响因子约为0.45，约为0°迎角情况的2倍。

定子过渡曲线的设计是高性能双作用叶片泵设计的技术关键。文中导出无因次形式的高次方定子过渡曲线的表达式，并计算和分析了几种典型高次方过渡曲线的特性。这种新型定子过渡曲线可对多个参数进行调查，能最大限度地满足高性能叶片泵的要求。

气液压发射起飞是近年来国际上出现的一种先进的无人机发射方式,适用于中小型无人机的发射起飞。原理试验研究为无人机气液压发射技术的应用研究提供试验基础,并为发射装置的工程研制提供设计依据。气液压发射是将气压储能与液压传动相结合以产生作用力,使无人机加速至起飞速度。以滑车为无人机的模拟试验件进行原理试验,并对蓄能器油压、钢丝绳牵引力、滑车速度等参数进行动态测量,试验结果表明,气液压发射原理切实可行,增加充油压力能明显增大发射装置的做功能力。气液压发射原理在工程应用中进一步得到有效验证。

介绍了以气囊式蓄能器和液压缸为主构成的某型无人机导轨发射装置的气液压能源系统并对气囊式蓄能器和液压缸的动态参数特性及其匹配关系进行了理论分析计算和动态特性试验.计算和试验结果表明该气液压能源系统所确定的气液压能转换成机械能后能够满足无人机起飞所需的动力并在某型无人机导轨发射装置中得到了工程应用.

根据传热学基本原理建立了主要液压系统元件的数学模型，运用差分法对飞机液压系统中液压油和壳体的动态传热过程进行了研究，为飞机液压系统在各种工况下的温度变化趋势进行预测提供了一种有效的工具.本文对某型教练机的液压系统在地面试车及飞行中减速板收放两种工况下进行了数值预测与仿真，计算结果与实验数据吻合较好.