无人机在交通运输领域有着广阔的应用前景,针对三翼式无人机的结构特点,建立了半实物仿真控制系统。首先,根据无人机飞行器的建立数学模型和控制原理,数学模型的关键参数通过辨识实验获取,提出了由模式切换策略、层次控制器和控制分配算法组成的无人机控制方案。最后为了验证控制方案的有效性,研制了包括自动驾驶仪、地面控制站和X-Plane在内的半实物仿真系统,结果表明飞行器在过渡模式下的姿态和高度具有较高的跟踪精度,验证了无人机控制方案的有效性。该仿真系统可以在飞行实验前发现并修改缺陷或问题,能够为无人机样机的研制提供一种可替代的验证方法。

铝合金导管与管套连接技术主要配合柔性连接器应用在飞机燃油系统中。针对飞机燃油系统的大规格导管,利用有限元分析和试验的方法,探究不同外径下转矩选用对导管与管套滚压连接的成形影响,从而预测5A02-O材料、100 mm外径导管滚压转矩,最终通过密封性试验和拉脱试验验证控制的转矩能否符合试验要求。研究表明,在相同壁厚和材料下,导管的内径大小和转矩呈二次项关系。若增大壁厚,每增大0.1778 mm的壁厚,转矩约增大10%。导管材料的抗拉强度越大,滚压转矩也越大。研究的数据和结果对工程应用中质量控制和工艺优化具有一定的指导作用。

对在巡飞弹翼展上安装微气泡的巡飞弹进行了气动特性的仿真研究,构建了微气泡阵列巡飞弹的三维模型;利用Fluent仿真研究了微气泡型巡飞弹飞行的气动特性规律,通过分析翼面截面压力云图与压力分布曲线,达到了利用微气泡致动器来分离气流提高升力、减小阻力、增大失速攻角的目的。

为了实现鸟类翅膀扑动过程中的复杂运动,设计了一套能够实现挥拍-折叠运动的扑动机构,首次采用了ADAMS-XFlow联合仿真的方法进行气动特性研究,分别研究扑动频率与来流速度对其气动特性的影响,得到了在不同条件下的升力系数和推力系数曲线、速度云图及展向压力云图,结果表明:增加扑动频率可以大幅度提高仿生扑翼飞行器的气动特性;增加空气来流速度将降低仿生扑翼飞行器的气动特性;增加扑动频率和来流速度都将减小扑翼的速度波动对气动特性的影响。

针对共轴双旋翼的气动性及其对结构强度性能的动态影响进行数值仿真研究。首先运用多重参考系法计算与分析不同转速下双旋翼及单旋翼的拉力变化规律、双旋翼流场和压强分布规律;然后应用单向流固耦合方法,将Fluent求解得到的旋翼表面压力载荷加载到旋翼结构强度分析模型上,对旋翼的强度进行计算。结果表明共轴双旋翼中上、下旋翼的拉力均低于单旋翼拉力,但双旋翼总拉力显著大于单旋翼拉力,仿真结果与试验值相符;下旋翼受上旋翼尾流影响,上旋翼气动性能优于下旋翼;旋翼桨叶叶根处应力最大、变形最小,叶尖处应力最小、变形最大,桨叶在较小的压力下也可产生较大的变形。

为了实现鸟类飞行过程中翅膀的折弯效果,以平面四杆机构为基础,设计一套能实现主动折弯并具有急回特性的扑动-折弯运动模型。采用ADAMS对其进行动力学仿真分析,结果显示该模型具有优良的动力学性能;采用ADAMS与XFlow联合仿真方法对其进行气动特性分析,结果显示该模型具有优良的气动特性;同时,得到翅膀的扑动速度对扑翼的气动特性起着至关重要作用的结论。

为提高旋翼型微型、小型飞行器桨叶的升办性能，建立了一套基于悬停状态下的单旋翼、共轴双旋翼桨叶扭转设计方法。该方法通过理论推导和程序计算得到单旋翼的桨叶扭转几何安装角，考虑桨尖涡对桨叶几何安装角的影响，对桨尖的扭转几何安装角进行了修正，实现悬停状态下单旋翼桨叶扭转设计；考虑到桨尖涡以及上下旋翼间的气动干扰，对共轴双旋翼上、下旋翼进行了悬停状态下几何安装角的扭转设计，并对所设计的单旋翼、共轴双旋翼进行模拟仿真测试，仿真结果表明悬停状态下该方法设计的扭转单旋翼、共轴双旋翼与非扭转旋翼相比升力分别提升8．83％、35．87％；同时对水平风阻、翼展、转速对桨叶升力的影响进行了仿真模拟。

针对游梁式抽油机能耗大、冲程短、运动性能差的缺陷，以及在无游梁抽油机中电机换向和链条换向所存在的可靠度不高等问题，提出了一种新型机械换向长冲程抽油机设计方案，通过由两组差速器组成的“换向减速器”来实现纯机械换向，避免了电机换向和链条换向存在的问题。同时，对该抽油机进行了性能分析，可达到节能减耗的目的。