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综述
军用飞机敏捷研发数字化技术展望
王海峰, 李嘉骏, 于凯, 程曦
2024,15(6):1-12. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.01
[摘要] (91) [HTML] (311) [PDF 4.12 M] (295)
摘要：
军用飞机具有综合性能强、技术难度大、精度要求细、质量要求高的特点。随着军用飞机研制要求的不断提高，数字化研发技术因具有开放、敏捷、协同等优势，已经成为军用飞机提升综合性能、提高制造质量、压缩试验周期、压减研发成本的重要手段。本文回顾了国内外军用飞机数字化研发历程，对以歼-20 飞机为代表的我国军用飞机研制过程中的数字化协同研制体系的特征进行总结，结合军用飞机发展趋势对现有数字化研发技术体系的挑战和创新发展需求，提出从“数字化”到“敏捷化”的发展转型，并进一步从面向性能、面向制造、面向试验三方面针对性地给出未来军用飞机数字化敏捷研发的技术建议与展望。
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飞行器气动隐身设计技术研究进展
赵轲, 高正红, 周琳, 夏露, 邓俊, 黄江涛
2024,15(6):13-26. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.02
[摘要] (58) [HTML] (56) [PDF 15.61 M] (86)
摘要：
气动隐身设计技术是提升作战飞行器突防能力和生存力的关键技术，一直以来都是研究的热点。本文从型号研发对气动隐身设计技术的需求出发，介绍了气动隐身一体化设计的应用和发展，详细阐述了气动隐身协同快速设计技术、气动隐身一体化精细化设计技术和进排气系统气动隐身设计技术的发展历程和研究现状，总结了气动隐身设计经验和技术要点。在此基础上，梳理了决定气动隐身综合优化设计的三项关键技术：复杂外形高效参数化技术、气动隐身精细化设计技术和内外流一体化气动隐身综合设计技术。结合未来飞行器气动隐身的设计需求，对气动电磁红外一体化隐身设计、考虑涂敷的气动隐身设计、气动/隐身结构一体化设计和主动流动控制隐身一体化设计等四项未来重点研究方向进行了展望。
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仿生技术在航空工程中的应用进展
高怡宁, 冯军, 艾俊强
2024,15(6):27-38. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.03
[摘要] (21) [HTML] (34) [PDF 6.99 M] (63)
摘要：
仿生学是一门通过模仿自然或是具有表征自然系统特性的系统科学。将仿生技术应用于航空飞行器的设计，对于大幅提升现有航空器的气动性能、减轻结构重量等问题，提供了一种新的原理和技术支撑，具有广阔的应用前景。本文首先基于飞行器性能提升需求，对仿生技术在航空工程中的应用方向进行分类，梳理并总结了仿生学在飞行器气动形态、气动减阻降噪、仿生结构布局及仿生轻质结构等方面的仿生生物原型、典型特征及仿生功能；然后综述了飞行器气动仿生、飞行器结构仿生等方面的应用研究进展；最好展望了仿生技术在飞行器上的潜在应用方向，包括仿生增升减阻综合设计、跨尺度多层级仿生轻量化综合设计、仿生结构功能一体化集成设计等，为仿生技术的航空应用提供参考。
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反辐射无人机发展与展望
祝小平, 祝宁华, 张阳, 耿峰
2024,15(6):39-50. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.04
[摘要] (30) [HTML] (26) [PDF 567.11 K] (50)
摘要：
雷达和通信是战场上的“千里眼”和“顺风耳”，在现代信息化战争中具有十分重要的作用，反辐射无人机就是对雷达和通信目标实施长时间压制和反辐射摧毁的武器系统，是战争中不可或缺的电子战“硬杀伤”武器装备。本文综述了反辐射无人机的发展概况、关键技术及发展展望。首先给出反辐射无人机的定义、特点及其与反辐射导弹的区别，然后介绍了反辐射无人机的发展历程及研制发展情况，总结了反辐射无人机装备研制的关键技术，最后展望了反辐射无人机的未来发展趋势。
能量有限元法研究进展及在飞行器高频振动响应预示中的应用
陈兆林, 杨智春
2024,15(6):51-65. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.05
[摘要] (30) [HTML] (11) [PDF 10.39 M] (41)
摘要：
结构的高频振动问题严重影响着飞行器的服役安全性、可靠性和舒适性，高效准确地预示结构的高频振动响应具有重要的学术研究价值和工程实践意义。能量有限元法是近年来发展起来的一种高频振动响应预示新方法，弥补了有限元法、统计能量法等传统方法在高频振动响应预示方面的不足。本文回顾了能量有限元法的研究进展，阐述了能量有限元法的基本理论及其在工程领域的拓展和应用，对能量有限元法在飞行器结构高频振动响应预示方面的研究工作进行了介绍，并对能量有限元法未来的发展方向进行了展望。
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飞行器壁板颤振分析与试验方法研究进展
和川洋, 王彬文, 宋巧治, 李晓东, 陈浩宇
2024,15(6):66-76. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.06
[摘要] (25) [HTML] (27) [PDF 2.48 M] (50)
摘要：
飞行器壁板颤振是一种典型的气动弹性稳定性问题，通常发生在超声速飞行阶段，具有气动力单侧作用、结构与气动非线性特性显著等特征。本文从颤振分析方法与试验技术两个角度梳理了国内外壁板颤振问题研究现状，总结了工程界常用的壁板颤振分析与试验的技术手段：几何非线性模型与材料非线性模型等结构非线性模型，活塞理论模型、CFD 气动力模型、非定常气动力降阶模型与当地流活塞理论等气动非线性建模方法，空间离散化方法与模型降阶技术等颤振方程求解方法，以及风洞试验技术与地面颤振试验技术两种试验方法；分析了这些研究方法的优缺点，展望了壁板颤振技术未来研究方向。
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氢能源动力试飞关键技术分析与发展展望
高扬, 张志强, 王赵蕊佳, 王凯
2024,15(6):77-85. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.07
[摘要] (19) [HTML] (10) [PDF 1.55 M] (50)
摘要：
氢能源动力是推动实现航空领域“双碳”目标的重要形式之一，氢能源动力的制造、试验及鉴定将为航空领域实现“双碳”目标提供重要支撑。本文结合航空领域“双碳”目标分析了国内外氢能源动力的发展背景，系统梳理了国内外氢能源的前沿规划、氢能源动力总体飞行试验的最新进展；详细分析了氢能源动力试飞的关键技术，着重针对适配航空发动机飞行平台的技术剖析，涵盖氢的存储及输送、氢能飞行平台适应性改造、特殊测量技术、安全防护及控制技术、试飞配套设施、试飞验证及评估技术和适航符合性研究，以期为氢能动力演示验证、氢能源动力产品考核、氢能源动力安全运行、航空科技革新、航空低碳高质量发展等研究提供参考。
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航空发动机主轴轴承高效润滑冷却技术研究进展
刘振侠, 朱泽韬, 姜乐, 吕亚国, 覃经文
2024,15(6):86-96. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.08
[摘要] (23) [HTML] (14) [PDF 3.71 M] (41)
摘要：
滚动轴承作为航空发动机的关键部件，必须依靠高效润滑冷却技术以保障其在高速、高温和重载的严苛工作环境下稳定运转。与传统喷射润滑相比，环下润滑技术具有诸多优势，并已成为现代发动机主轴轴承的主流润滑方式。本文围绕航空发动机主轴轴承的高效润滑冷却技术，对比了典型润滑方式，系统梳理并总结了环下润滑技术的发展现状，讨论了环下润滑轴承的润滑冷却效果，对航空发动机主轴高速轴承润滑冷却技术的未来发展趋势进行了展望，为航空轴承高效润滑冷却和精细化热管理提供参考。
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基于冷喷涂的航空再制造技术研究现状及展望
池亚达, 崔敏超, 罗明, 李文亚, 张定华
2024,15(6):97-114. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.09
[摘要] (25) [HTML] (11) [PDF 7.33 M] (34)
摘要：
冷喷涂增材制造技术凭借其独特的“固态沉积”工艺特性，在航空损伤结构的修复再制造中表现出了极大的应用前景。对于冷喷涂再制造的构件而言，其制造质量取决于基体界面的结合强度、沉积体内部的结构完整性及最终的加工表面质量。本文面向整个冷喷涂再制造流程，从基体表面预处理、冷喷涂沉积体的强化方法以及冷喷涂沉积体的后处理等方面介绍更具通用性的高性能冷喷涂再制造方法。此外，对国内外航空领域现有的冷喷涂增材修复再制造案例进行了介绍并对其在航空再制造领域尚存的问题与发展方向进行了展望。
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民用飞机机载设备技术发展趋势
赵永强, 马存宝
2024,15(6):115-125. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.10
[摘要] (29) [HTML] (22) [PDF 3.71 M] (50)
摘要：
民用飞机经过一代又一代的发展迭代，在经历了 4~5 个发展阶段后，进入了当前这个突破性的、颠覆性的时代，机载设备的研发、制造都打破了传统的理念和格局。本文在回顾机载设备材料、工艺、功能、性能的发展演变基础上，分析了机载设备对现代民用飞机系统可靠性、运行性能和特殊运行需求的影响，总结了新兴技术在航空业的应用趋势，指出电驱动、数字化、网络化、智能化将成为机载设备技术升级发展的信向标，展望了民用飞机国产化发展战略和趋势：机载设备只有顺应时代潮流，抓住技术变革的机遇，才能在愈加激烈的市场竞争中、在百年未有的大变局中，取得突破和发展。
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基于工程理论的美国防采办程序及其演进发展研究
王文萍, 曹燚, 夏旻, 郑党党
2024,15(6):126-142. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.11
[摘要] (20) [HTML] (10) [PDF 2.54 M] (46)
摘要：
通过对美国国防部 5000 系列国防采办程序及其发展过程的介绍，结合对国防采办情况和典型的重大国防采办项目研发情况的回顾，根据系统科学、工程哲学、工程知识论等工程理论，探讨重大国防采办项目的复杂性、知识性、系统性、集成性等基本特征，分析美国防采办研制管理程序演进发展变化的原因，介绍在国防采办中运用以知识积累来应对风险的策略，推动基于知识的装备研发采办方法的深入应用，提出供借鉴与思考的观点。
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理论研究
基于增量动态逆的着舰控制方法研究
段卓毅, 赵乐天, 张军红, 刘小雄
2024,15(6):143-149. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.12
[摘要] (20) [HTML] (10) [PDF 982.13 K] (45)
摘要：
精确的着舰控制以及提高着舰过程的安全性和可靠性是舰载机安全回收的难点问题。提出一种基于增量动态逆控制的着舰控制系统，该控制系统由基于增量动态逆的迎角保持回路与航迹角速率控制回路构成，实现迎角与航迹的解耦以及直接升力对航迹的直接控制；引入微分跟踪器对增量动态逆控制律中需要的航迹角加速度信号进行估计，通过仿真对着舰控制系统进行验证。结果表明：基于增量动态逆着舰控制系统具有优异的控制精确性、快速性以及鲁棒性，在不同海况干扰下能够实现对航迹的精确跟踪，并且着舰点能够满足对舰载机着舰点分布的品质要求。
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关于前掠翼诱导阻力特性的分析
叶正寅, 周欣欣, 叶赋晨
2024,15(6):150-157. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.13
[摘要] (17) [HTML] (6) [PDF 1.49 M] (43)
摘要：
前掠翼是飞行器布局的形式之一，关于前掠翼诱导阻力气动特性问题，已有的文献中给出了让人产生混淆的认识。为了澄清关于前掠翼诱导阻力问题的概念，分别采用非线性升力面、升力线和高精度求解欧拉方程的方法计算和分析前掠翼诱导阻力特性，与对应的后掠翼、直机翼进行对比，并对前掠翼的优点进行简要梳理。结果表明：前掠翼诱导阻力比后掠翼小的认知是存在问题的，即使在势流理论的框架下，前掠翼的诱导阻力也比后掠翼大。
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高超声速折叠翼飞行器气动特性分析
吴枣平, 秦剑, 吴杰
2024,15(6):158-163. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.14
[摘要] (35) [HTML] (12) [PDF 2.39 M] (58)
摘要：
在执行任务时，高超声速飞行器面临外部环境的复杂性，需应对多种任务挑战。常规固定翼飞行器在特定工况下的最佳气动性能有限，而变体飞行器能够通过改变气动外形，控制其飞行特性，以适应不同的任务环境。采用数值模拟方法，分析高超声速折叠翼飞行器在机翼折叠前后的气动特性变化，阐明机翼折叠是如何影响这些特性的；同时，探讨机翼折叠过程中，机翼的气动弹性对飞行器气动特性的影响。结果表明：机翼的折叠过程对阻力系数的影响较小，但对升力系数与升阻比产生较大的影响；此外，由于翼尖激波的存在，应力主要集中在这些区域，导致气动弹性对飞行器的气动特性影响较小。
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增材制造点阵动力学性能的变截面梁修正方法
朱熙, 孟亮, 张靖, 王锦涛, 高彤, 朱继宏, 张卫红
2024,15(6):164-173. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.15
[摘要] (18) [HTML] (11) [PDF 3.75 M] (35)
摘要：
增材制造点阵结构在航空航天先进结构设计领域的应用日趋广泛，对大规模点阵结构静动力学性能的高精高效仿真分析提出了迫切需求。提出增材制造点阵结构变截面梁修正的仿真分析方法，依据 3D 打印点阵 结 构 动 力 学 响 应 ，构 建 并 求 解 变 截 面 梁 单 元 几 何 参 数 的 反 问 题 模 型 ，针 对 不 同 杆 径 尺 寸（直 径 1.00~2.00 mm）点阵结构，分别开展变截面梁参数的反问题标定；建立变截面梁几何参数随杆径变化的插值模型，并针对不同杆径尺寸点阵结构和梯度点阵开展变截面梁几何参数插值模型的有效性验证。本文建立的增材制造点阵结构变截面梁单元仿真分析模型与基于实体单元模型相比，同等精度下，动力学性能分析效率提升显著，有望为复杂梯度点阵结构的动力学优化设计提供高效准确的模型基础。
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基于高斯过程回归的铣削机器人模态参数预测
万敏, 李战赢, 申传璟, 吴晓杰
2024,15(6):174-188. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.16
[摘要] (13) [HTML] (5) [PDF 8.07 M] (35)
摘要：
工业机器人结构频率响应函数的获取、动力学参数的辨识对机器人铣削加工预测影响显著，且模态参数具有较强的位姿依赖性。有限元法和动力学模型因难以对机器人刚度、阻尼等特性准确建模而常常出现失准现象。为快速准确地预测铣削机器人加工空间内所有姿态下的模态参数，提出一种基于高斯过程回归的模态参数预测方法。首先探究六自由度串联机器人关节角和欧拉角对机器人铣削系统的模态参数影响，在此基础上，通过平面内 245 组姿态的模态敲击实验，建立针对机器人位姿变化的模态参数预测模型，揭示模态参数随机器人位姿变化的规律，使得仅需有限次的模态测试实验便可预测范围内任意位姿处的模态参数。结果表明：预测的频率响应函数曲线与实测的频率响应函数曲线结果吻合性良好。
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工程应用
面向应用的隐身材料评价方法研究
崔译文, 李佩珊, 麻连凤, 周海
2024,15(6):189-197. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.17
[摘要] (54) [HTML] (18) [PDF 4.08 M] (75)
摘要：
隐身材料的性能验证与评价在高性能隐身材料的研发与应用周期中是至关重要的一环。为解决现有常用的隐身材料性能验证与评价方法存在的内容单一、评价方法不全面等问题，提出一种面向应用的隐身材料评价方法。该方法通过改进测试板的外形，尽可能削弱非考核散射源对试验结果的干扰；进一步采用面积积分法对多波段的测试数据进行面积积分加权赋值，以实现隐身材料关键性能的综合量化评价。该方法已在某典型隐身作战飞机的隐身材料选优过程中完成应用，实践表明：该方法面向实际工程需求，充分表征了隐身材料在实际应用场景中的关键隐身性能，具有评价全面、准确的特点，为全频段综合评估隐身材料的关键吸波性能提供了新途径。
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无人机/载机近距飞行气动稳定性及位置控制研究
胡汉东, 汪文凯, 江雄, 刘福军, 司芳芳
2024,15(6):198-208. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.18
[摘要] (22) [HTML] (10) [PDF 1.99 M] (43)
摘要：
无人机空中回收、密集编队飞行和空中加油都涉及飞行器在近距干扰流场中的飞行稳定性和位置控制问题。针对无人机横向近距飞行回收/放飞的应用背景，采用干扰气动导数模型，建立近距干扰流场中飞行器的纵向小扰动运动方程，根据飞行器位置稳定性要求，提出采用单独舵面偏转模拟回复力实现无人机纵向位置稳定的方法。在此基础上，结合典型飞行器数据，采用状态空间分析方法，建立代价函数，完成俯仰舵偏和变推力最优控制设计和仿真，初步验证了无人机纵向近距稳定飞行控制的可行性。
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基于分布式系统构架的飞控系统容错设计研究
杨朝旭, 杨林, 万天才, 张君
2024,15(6):209-215. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.19
[摘要] (28) [HTML] (14) [PDF 1.10 M] (45)
摘要：
传统的集中式飞控系统构架，与机电、任务等其他系统相互独立，难以满足现代战机系统综合设计的要求，而具备开放性和综合控制特征的分布式系统构架是技术发展的必然趋势。基于分布式系统架构的飞控系统容错设计展开研究，首先，介绍分布式飞控系统的典型系统架构及其容错设计的目标；其次，针对分布式系统的运行时序特点，开展基于时间的容错设计；最后，针对分布式系统的组成和体系构架特点，设计多级表决/监控面。通过对分布式系统的运行时序、组成和体系构架特征的分析，梳理分布式系统容错设计的关键切入点，阐述容错设计方案的解决思路和实施方式。经工程实践验证，结果表明：本文所研究的容错设计方案可保证飞控系统运行稳定可靠，有效提升了系统安全性。
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计及轴向力作用的柔性梁热-形耦合振动研究
吴磊, 韩飞, 邓子辰
2024,15(6):216-223. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.20
[摘要] (17) [HTML] (7) [PDF 1.06 M] (35)
摘要：
飞行器中的梁—索组合式结构在服役期间由于太阳热辐射引起的交变热流，会使结构产生热致变形及振动。杆件的变形又会进一步影响热流的大小和分布，是一类典型的力—形耦合系统。耦合系统的刚度、质量或载荷矩阵通常具有时变特征，通常只能通过多次求解特征方程并借助逐步积分的方法获得系统的模态及响应。如何保证求解过程的计算精度和效率是一大挑战。基于动力刚度方法与Wittrick-Williams 算法，实现系统固有频率和模态的精确求解；进一步结合精细积分法得出结构响应。结果表明：前4 阶固有频率与有限元解的偏差在1‰ 以内，响应最大相对偏差为1%。当时变热轴力接近结构失稳临界载荷时，结构振动频率快速减小并趋于0，热致振动将出现发散现象。
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蜂窝夹层结构弯曲疲劳寿命预测研究
董帆, 马伟杰, 计浩然, 李亚智, 周春苹
2024,15(6):224-234. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.21
[摘要] (11) [HTML] (4) [PDF 5.27 M] (35)
摘要：
复合材料夹层板兼具轻质高承载特性，但也面临多样的失效模式，深入研究其性能与失效机理，对确保结构安全与效能至关重要。针对一种玻璃纤维/氰酸酯织物层压面板和 Nomex 蜂窝复合的夹层板，采用特殊设计的试验夹具，开展三点弯曲静力和疲劳试验，分析该夹层板的弯—剪承载特性，观察其疲劳损伤和失效现象；同时，根据夹层板承力特点，对受面内力的面板和受面外剪切的芯材分别建立疲劳损伤模型，借助夹层板等效有限元模型，预测夹层板弯曲疲劳寿命。结果表明：所推荐的分析方法能合理地反映夹层板弯曲疲劳损伤过程，疲劳寿命预测结果略为保守，与实测寿命误差属于可接受范围。
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钛合金连接结构振动疲劳对比试验与寿命预计
何石, 刘小川, 刘海涵, 李凯翔, 白春玉
2024,15(6):235-243. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.22
[摘要] (17) [HTML] (14) [PDF 3.11 M] (34)
摘要：
飞机中大量的机械连接结构面临振动疲劳问题，振动疲劳性能评估是结构服役定寿、安全性设计及评定的关键。为了研究典型钛合金连接结构振动疲劳性能，基于 TC4 钛合金薄板设计不同支撑形状及不同铆钉间距的典型连接结构，搭建振动疲劳试验系统，通过试验对比不同连接结构在窄带随机载荷下的振动疲劳性能；引入应力严重系数与疲劳缺口系数，提出基于随机振动 Srms-N 曲线的连接结构振动疲劳寿命预计方法。结果表明：在相近振动应力水平下，T 形支撑形式的连接结构其振动疲劳性能优于 U 形支撑形式；在保证连接强度的前提下，适当增大铆钉间距能提升连接结构抗振动疲劳性能；引入应力严重系数与疲劳缺口系数后，连接结构振动疲劳寿命预计精度大幅提升，预计寿命与试验结果相差 30% 以内。
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圆管隔离段激波串特性的自适应湍流模拟研究
谢鹏飞, 刘一凡, 韩省思
2024,15(6):244-254. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.23
[摘要] (15) [HTML] (5) [PDF 6.04 M] (39)
摘要：
在超燃冲压发动机中，隔离段起着“承上启下”的重要作用，在燃烧室高反压作用下的隔离段内存在着激波/边界层相互作用、流动分离以及激波串等复杂流动现象。针对等直圆截面构型隔离段进行自适应湍流模拟高精度数值模拟研究，重点分析隔离段与燃烧室耦合时可能遇到的问题，如隔离段出口恒定或脉动反压以及壁面温度对隔离段内激波串特性的影响。结果表明：隔离段出口反压值增大、频率降低以及壁面温度的升高均会使激波串向隔离段入口移动，造成潜在的不起动风险。在实际工程中，应特别警惕燃烧室燃烧过程中所带来的高反压、低频振荡燃烧以及壁面热传导效应，防止激波串被推出隔离段，导致隔离段乃至整个发动机停止工作。
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软式空中加油主动增稳锥套控制研究
李飞, 朱喆, 黄江涛, 王春阳, 刘刚
2024,15(6):255-267. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.24
[摘要] (15) [HTML] (14) [PDF 4.66 M] (39)
摘要：
软式空中加油中，由于软管本身为柔性体，在加油机尾流、阵风和大气紊流等复杂风场扰动下，存在飘摆现象，严重影响空中加油对接成功率。针对加油机尾流场建模、尾流风场扰动影响研究过程中存在精度和实时性要求较高的特点，采用神经网络与CFD 计算相结合的方法，依据高精度CFD 方法生成流场数据信息，利用BP 神经网络训练风场坐标参数和速度参数的映射关系，建立加油机尾流风场模型；针对锥套飘摆抑制控制方法存在抗干扰能力差、对模型依赖性较强、工程实现难度较大等问题，采用模糊PD 控制方法，实现复杂风场干扰下翼舵式主动增稳锥套的飘摆抑制。结果表明：Y、Z 方向平均飘摆幅度分别降低86.49%、79.04%，Y、Z 方向平均速度强度分别降低72.98%、65.29%，有效抑制锥套飘摆幅度。
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基于虚拟仿真的航空应急救援协同训练技术研究
商宇慧, 刘虎, 杨帅, 张欣, 田永亮
2024,15(6):268-278. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.06.25
[摘要] (18) [HTML] (7) [PDF 23.70 M] (40)
摘要：
随着航空救援体系的快速发展，专业化要求越来越高，提升航空救援专业能力的方式也层出不穷。基于虚拟仿真技术进行人员的实景灾情模拟训练，对于促进航空救援指挥架构建设、专业人才培养、战术战法实践的发展起到了重要作用。从航空应急救援协同训练任务建模出发，提出基于离散事件的 MPSS 模型构建训练点，基于 VOS（虚拟开放场景）进行航空应急救援任务的虚拟仿真；采用 READ 模型对机组协同训练中的表现进行综合评估；基于航空应急救援虚拟仿真协同训练系统开发直升机森林灭火任务并组织人员进行实验评估。结果表明：本文形成了任务建模—任务训练—训练评估的完整流程，对其他类型任务的人员训练有一定指导意义，辅助提高了航空应急救援能力。
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增升装置对大型客机气动特性影响的数值研究
祝国旺, 吴恒斌, 黄生洪, 尼早
Available online:2025-01-20, DOI:
[摘要] (23) [HTML] (0) [PDF 15.63 M] (0)
摘要：
飞机的增升装置能够提高飞机的升力和安全性，合理应用增升装置对提高飞机的安全性至关重要。为了评估不同的增升装置对国产宽体客机在起飞和降落阶段气动性能的影响，采用全结构化贴体网格，对大型宽体客机进行上亿规模的网格划分，并基于雷诺平均湍流模型开展全机气动性能的数值模拟；通过与风洞实验结果的对比，来验证数值模拟方法的可靠性；选择 Ma=0.2，来流攻角为 0°、5°、10°和 15°四种典型情况，分析襟翼、缝翼、扰流板等增升装置对飞机整体气动性能的影响。结果表明：本文采用的全结构化网格准确地捕捉到不同增升装置下的三维平均流场特征，在 0°~10°攻角范围内，扰流板的使用可在着陆阶段降低飞机升力系数并增加阻力系数；在 0°~15°攻角范围内，襟翼和缝翼的应用能在起飞阶段提供额外升力并优化失速性能。
直升机飞控系统鲁棒性验证的无迹变换方法
刘长奇, 李爱军, 段广战, 李左
Available online:2025-01-20, DOI:
[摘要] (35) [HTML] (0) [PDF 1.35 M] (0)
摘要：
蒙特卡洛方法在直升机飞控系统鲁棒性验证中存在计算量大、耗时长等局限性，针对该问题，提出一种直升机飞控系统鲁棒性验证的无迹变换方法，该方法运用粒子群算法求解待定参数。以直升机偏航通道为应用案例，对比直升机飞控系统鲁棒性验证的无迹变换方法与蒙特卡洛方法的预测结果。结果表明：直升机飞控系统鲁棒性验证的无迹变换方法显著提升了计算效率，且在计算精度上与蒙特卡洛方法相当；该方法通过调整参数值放缩采样点与样本中心的距离，同样能适用于高维直升机飞控系统的鲁棒性验证。
飞机铝合金薄壁板裂纹电磁超声导波-涡流复合检测方法研究
马勉东, 余宏伟, 马荣, 周鑫, 范学领
Available online:2025-01-20, DOI:
[摘要] (31) [HTML] (0) [PDF 4.98 M] (0)
摘要：
飞机在长期服役过程中，铝合金薄壁板会萌生大量裂纹，需要进行快速有效的检测。基于电磁超声和电磁涡流技术，提出一种面向飞机铝合金薄壁板的电磁超声导波—涡流复合检测方法，并对大幅面铝合金薄壁板进行裂纹复合检测试验研究，分析电磁超声导波快速检测能力和探头特性的影响，评估涡流对薄壁件缺陷的检测的有效性。结果表明：本文提出的检测方法一定程度上减小了有效检测面积，提高了检测效率，实现了铝合金薄壁板缺陷全方位、高效率检测；探头提离距离和磁体数量的变化显著影响检测信号的强度和质量，绝对式涡流检测探头有两个较好的检测频率段，差动式涡流检测探头最佳检测频率段为 500~1 000 kH。
基于模糊集的时间与功能连续变化系统危害性分析
孙宽, 张曙光, 王祝
Available online:2025-01-20, DOI:
[摘要] (35) [HTML] (0) [PDF 668.34 K] (0)
摘要：
对时间与功能连续变化的系统进行功能危害性评估（FHA）时，经常存在对其功能（性能）变化的影响判断困难的问题。基于 SAE ARP 4761 的安全性评估方法尚未涉及对系统进行连续变化的安全性评估，仅针对离散的失效模式进行安全性评估。为此，探讨引入模糊集方法，结合可获取的功能失效状况数据建立隶属函数，将功能性能参数和作用时间的变化用二维正态分布函数来表述，通过隶属度实现功能危害性的定量化分类；以电动力无人机电机失效影响为例，将所提出的基于模糊集的 FHA 和传统 FHA 进行应用对比。结果表明：通过标定电机系统的状况并进行模糊集 FHA 评估，能够给出量化评估效果，适用于所需评估任务。
航空器高升力系统万向节磨损数值仿真研究
权莉, 康宁, 邵琴雯, 席博伟, 刘宗兴
Available online:2025-01-20, DOI:
[摘要] (15) [HTML] (0) [PDF 4.15 M] (0)
摘要：
聚焦于航空器高升力系统襟缝翼传动中的核心部件——十字轴万向节，探讨其材料磨损特性对航空器功能和疲劳寿命的影响。通过液态金属摩擦磨损试验机，本文准确测定了十字轴万向节材料的磨损系数，并基于 Archard 磨损模型，构建了仿真模型进行磨损分析，该模型的预测与实验数据吻合程度高，证实了其有效性。基于 Archard 磨损模型，提升万向节接头耳片处的硬度有助于增加万向节抗磨损性能，结果显示，在 25 ℃下，耳片硬度增加可使全寿命磨损游隙角度相对降低 24.5%，而在 400 ℃下降低 20.6%，显著提高了万向节的抗磨损性能。本研究为万向节抗磨损设计提供了宝贵的理论依据和实际指导。
航空滑油磨粒在线监测技术研究进展
郑山红, 武海军, 李想有志, 郑云龙
Available online:2025-01-02, DOI:
[摘要] (84) [HTML] (0) [PDF 932.05 K] (15)
摘要：
润滑油中的磨粒包含航空发动机零部件磨损情况的重要信息，因此磨粒监测是判断发动机健康状况和提供早期故障预警的有效方法，而在线监测技术能实时提供设备的状态信息。本文对目前的航空滑油磨粒在线监测技术进行了介绍，包括电容法、电阻法、磁感应法、光学法和声学法监测技术，论述了每种技术的监测原理、研究成果、优点和缺点，然后分析了五种监测技术的应用现状，最后讨论了滑油磨粒在线监测技术的未来发展趋势。
军用飞机气动完整性研究
张登成, 何宇廷, 李哲, 张腾, 张艳华
Available online:2025-01-02, DOI:
[摘要] (11) [HTML] (0) [PDF 424.55 K] (17)
摘要：
飞行器气动完整性可以综合地表征飞行器在服役（作战）使用过程中的气动质量特性，但针对军用飞 机，目前仍未有可以综合表征其气动质量特性的指标。为此，首次提出军用飞机气动完整性的概念：军用飞机 在作战使用过程中，气动外形能够保持完好，飞行性能、飞行品质及飞行控制满足并能保持规定要求的属性。 介绍气动完整性概念的提出过程及其定义，讨论气动完整性的基本内涵和基本特性，阐明军用飞机气动完整性 是飞机作战效能发挥的基础；介绍飞行器气动完整性的表征方法，分析军用飞行器气动完整性的主要影响因 素。本文引入军用飞机气动完整性这一新概念，可为我国军用飞机设计、制造、试验和保障的发展提供参考。
基于深度学习的无人机识别方法现状与挑战
李其骎, 杨明, 任昊天, 常皓亮, 张小强, 朱新宇
Available online:2024-12-23, DOI:
[摘要] (35) [HTML] (0) [PDF 957.76 K] (30)
摘要：
无人机在军事/民用/商业领域的广泛应用促使对其识别和分类的需求。随着人工智能的不断发展，深度学习作为一种机器学习技术，在目标检测领域展现出良好的性能，也可应用于无人机识别领域。本文首先介绍了无人机识别的背景和意义，回顾了深度学习的发展历程，并分别介绍了目标检测中两种重要的算法结构：两阶段目标检测算法和单阶段目标检测算法；然后，对目标检测常用算法以及算法中的骨干网络等进行了阐述，归纳了近年来无人机识别改进算法的改进策略，总结了改进效果及其缺点和局限性；最后，针对目前无人机识别的研究现状，提出展望和挑战，有望在建立无人机数据集，提高无人机检测的准确性、实时性等方面取得更大突破，推动无人机技术在各个领域的应用。
融合多源异构数据的飞机故障诊断方法研究进展
马超, 邹子炀, 顾正柏, 赵树杰
Available online:2024-12-23, DOI:
[摘要] (1) [HTML] (0) [PDF 1.60 M] (26)
摘要：
随着飞机数字化程度的提高，飞机在全寿命周期内会产生大量的多源异构数据，这些数据为保障飞机的安全提供了重要支持。本文梳理了飞机全寿命周期内常见的数据源类型，包括初始适航设计数据、运营可靠性数据、运行维护数据以及机载设备数据等，结合不同数据源类型的数据特征，介绍了多源异构数据的融合应用措施，详细分析了数据融合技术历经的四个阶段。在此基础上，介绍了融合数据的故障诊断方法，与传统单一数据来源的故障诊断分析方法对比，得出多源异构数据的融合应用能够更加准确地分析故障成因，起到辅助排故与维修性设计的作用，是飞机故障诊断中数据应用技术的发展趋势。
基于神经网络的飞机关键结构载荷预测方法研究
薛海峰, 张彦军, 宁宇
Available online:2024-12-23, DOI:
[摘要] (11) [HTML] (0) [PDF 1.04 M] (33)
摘要：
飞机使用数据的关键结构载荷预测对飞机的损伤分析和寿命预测具有重要的作用，可以为实现飞机的主动视情维修提供技术支撑。采用机器学习方法中的前馈神经网络建立大型运输机尾翼根部剪力、弯矩、扭矩载荷模型，与有限元模型计算的载荷进行对比，并且将神经网络的预测结果与随机森林方法和多元线性回归方法的预测结果进行对比和分析。结果表明：采用神经网络的预测结果误差满足工程要求，神经网络的预测精度优于随机森林方法和多元线性回归方法的预测精度，为构建基于数据驱动的飞机结构损伤分析和寿命评估体系提供了重要技术支持。
基于通用仿真框架的航空发动机性能建模研究
高扬, 王鑫, 刘振刚
Available online:2024-12-23, DOI:
[摘要] (34) [HTML] (0) [PDF 2.41 M] (28)
摘要：
目前航空发动机性能模型在试飞领域中的深度应用已成为数字化试飞背景下的热点，对飞行试验过程中试验点的策划与组织、风险识别与分析、试飞结果辅助分析与评估等工作具有重要的价值和意义。基于一种通用的面向对象仿真框架进行某型双转子混排涡扇发动机的性能建模研究。模型按照部件间实际的气路连接和转子物理连接搭建，并考虑风扇出口截面参数的不均匀分布、高/低压涡轮冷却引气以及变比热效应对发动机性能的影响；为了提高模型计算精度，提出一种基于实际共同工作线的旋转部件特性修正方法；最后通过模型在不同工况下的稳态性能及瞬态性能求解，给出该型发动机在包线范围内的性能特性和海平面标准大气环境下的推力瞬变特性。结果表明：该模型在不同工况下整机性能的计算值与实测值偏差小于 3%。
飞机倾斜对乘员应急撤离行为的影响研究
游乾乾, 陈琨, 寇志远, 冯振宇, 陈向明
Available online:2024-12-23, DOI:
[摘要] (60) [HTML] (0) [PDF 1.12 M] (26)
摘要：
应急撤离是飞机上乘客在发生可生存坠撞事故后迅速逃离危险的重要方法。目前，国内外已广泛开展有关水平姿态下飞机应急撤离的研究，但发生可生存事故时，飞机姿态容易发生倾斜，而关于倾斜姿态下飞机乘员疏散的研究不足。为了分析倾斜机舱对飞机事故后乘客疏散的影响，依据试验统计数据，建立飞机倾斜姿态下个体减速比和不同应急滑梯角度的下滑速度模型；在传统社会力模型中引入倾斜状态人员运动模型，构建倾斜姿态下飞机乘客疏散仿真模型，通过试验数据验证模型的有效性；考虑事故引发的不同倾斜姿态，研究飞机乘客疏散时间和瓶颈空间分布。结果表明：迅速疏散位于机舱上坡部分的乘客避免拥堵十分重要。
某型航空信号灯海洋盐雾环境适应性设计
杜翠玲, 徐刚, 刘克刚, 梅宇飞, 曾登峰, 徐永攀, 陈傲杰
Available online:2024-12-23, DOI:
[摘要] (40) [HTML] (0) [PDF 3.34 M] (27)
摘要：
海洋环境下某型航空信号灯关键核心零件——电连接弹簧腐蚀断裂及原材料受制进口问题，进行耐海洋盐雾环境设计，保证国家重大装备可靠性和供应链安全。采用场发射扫描电子显微镜（SEM）、材料替代分析法对材料成分、力学性能进行分析对比，筛选出兼具日产琴钢丝力学性能及英制不锈钢丝成分的国产不锈钢06Cr19Ni9 替代材料，进行结构设计、制造以及疲劳寿命、耐盐雾腐蚀等系统级关键性能验证研究。结果表明：国产不锈钢 06Cr19Ni9 替代材料电连接弹簧可通过 GJB 150.11A 盐雾腐蚀试验，疲劳寿命可达 30 多万次，满足某型航空信号灯海洋盐雾环境适应性和疲劳寿命要求，同时实现了机载基础材料的国产化刚性需求。该研究可为我国航空装备攻克核心技术“卡脖子”问题和保证国家重大装备供应链安全提供科学有效的验证思路。
轻型无人机撞击典型客机平尾结构试验及数值模拟研究
陈斐颖, 陈池, 刘军, 李健, 张迎春
Available online:2024-10-30, DOI:
[摘要] (16) [HTML] (0) [PDF 12.84 M] (57)
摘要：
评估无人机对空中其他飞行器的飞行安全威胁，必须开展无人机撞击飞行器结构的试验及数值仿真。基于研制的大口径异形空气炮发射测试系统，开展某轻型无人机与典型客机平尾结构的碰撞试验，采用LS-DYNA软件建立相应的无人机撞击平尾有限元数值仿真模型，对比平尾动态响应及损伤形貌的计算结果与试验测试结果，采用数值仿真方法研究无人机的姿态对平尾结构撞击损伤的影响。结果表明：无人机撞击易对平尾前缘结构造成贯穿性损伤，俯仰和滚转姿态对平尾撞击损伤影响较小，航向姿态的影响较大，且无人机的电池在撞击过程中存在侵入平尾结构内部并引发爆炸起火的风险。
空天飞行影响航天员脑神经功能的现状及展望
于辉, 高丽娜, 高娜, 牛畅, 呼延霆, 谷良贤
Available online:2024-10-30, DOI:
[摘要] (30) [HTML] (0) [PDF 4.60 M] (58)
摘要：
中国空间站的建成标志着我国载人航天“三步走”发展战略圆满实现，未来航天员将开展常态化空天飞行并长期驻留执行科学任务。然而，空天飞行中航天员经历超重、失重、辐射、孤立环境等变化，直接威胁其肌骨系统、神经系统、免疫系统等功能正常发挥，尤其是航天员脑神经功能异常将会影响其认知能力，进而影响空间任务顺利完成。因此，保护航天员在空天飞行中脑神经功能具有重要意义。本文以空间视角和时间视角梳理了空天飞行对航天员脑神经功能的影响，总结了当前航天员脑神经保护现状和挑战，并围绕目前存在的关键问题对未来航天员脑神经保护策略进行了展望。
电动垂直起降复合翼飞行器电机臂结构设计
陈修贤, 董明, 董文俊, 吴韦志
Available online:2024-10-30, DOI:
[摘要] (81) [HTML] (0) [PDF 3.27 M] (68)
摘要：
电动垂直起降复合翼飞行器的电机臂为关键的承载部件，在转换飞行阶段和反转换飞行阶段，飞行载荷复杂，研究其结构设计具有重要意义。本文研究垂起、转换、固定翼飞行、反转换、降落飞行阶段电机臂承受的桨叶拉力、飞行过载载荷，在此载荷下设计双传力路径的电机臂结构，并在给定约束条件下进行电机座的结构优化；通过强度仿真分析对电机臂结构设计进行计算分析，确保电机臂上复合材料和金属零件的应力水平低于设计许用值；根据电机臂结构形式，设计试验加载方式，通过静强度试验和飞行试验，测量试验过程中的应变及变形，并与强度计算结果进行对比分析，以验证电机臂结构设计和计算结果的准确性。结果表明：本文设计的电动垂直起降复合翼飞行器电机臂满足刚度、强度、疲劳设计要求。
多旋翼无人机协同吊挂载荷控制方法研究
路向阳, 任相龙, 薛久辉
Available online:2024-10-30, DOI:
[摘要] (110) [HTML] (0) [PDF 1.14 M] (69)
摘要：
无人机通过单机搭载载荷的方式进行运输，运载能力受限，多机融合是大势所趋，在传统的搭建旋翼—载荷模型时，多使用Euler-Lagrange 方法处理吊挂载荷的约束，需引入多个辅助变量，建模过程比较复杂。Udwadia-Kalaba（U-K）方程处理约束条件，建模旋翼无人机协同飞行控制，以解决旋翼机协同运输载荷的问题是一种有效的尝试。通过建立旋翼无人机的运动学模型和动力学模型，利用U-K 方程处理运动约束，将载荷对无人机的影响分为水平和垂直两个方向，并将其作为阶跃信号输入，进行求解计算；在系统的控制策略上设计串级PID 控制模型，保证多机协同条件下旋翼无人机具有良好的抗干扰能力和稳定性；利用Matlab 环境下使用Simulink 模型进行仿真分析。结果表明：所提出的控制方法实现了编队系统的稳定性、快速性和准确性，能够达到优化旋翼无人机协同控制效果的目标。
一种改进径向基函数插值法在气动载荷施加中的应用
郑威, 熊俊, 刘剑, 季凯
Available online:2024-10-30, DOI:
[摘要] (16) [HTML] (0) [PDF 736.42 K] (64)
摘要：
气动载荷是飞行器结构有限元分析中一类重要的载荷形式，由于气动载荷的网格一般与结构网格不匹配，甚至气动载荷是以坐标—压强表格的形式给出的，需要对其进行三维插值后才能施加到结构网格上。提出一种改进径向基函数插值法，该方法在径向基函数插值法的基础上，通过插值点的法向量对插值点的邻近空间进行扭曲，以减少非共面采样点的干扰，并通过K 维树数据结构提高算法效率；该改进径向基函数插值法可以仅依据坐标—压强表格获得与结构网格匹配的载荷谱，通过对几种典型飞行器结构算例进行气动载荷的插值，证明该方法的可行性。结果表明：改进的径向基函数插值法为气动载荷在飞行器结构有限元分析中的准确施加提供了有效手段，具有重要的应用价值。
航空发动机燃油管路系统温度特性研究
邓志彬, 张飞宇, 汤海平
Available online:2024-10-30, DOI:
[摘要] (85) [HTML] (0) [PDF 1.52 M] (52)
摘要：
航空发动机燃油管路系统为航空发动机提供燃料，是航空发动机的重要组成部分。为探究燃油管路系统中燃油温度特性的变化，根据燃油系统的基本构造和工作原理，采用AMESim 建立航空发动机燃油管路系统的仿真模型；基于传热学理论，在考虑飞行工况下以燃油泵、换热器和回油管路等重要部件为研究对象，研究燃油管路系统的温度变化规律，并对相关因素开展参数敏感性分析。结果表明：在系统各类元件中燃油泵转速和热交换器中滑油温度是影响系统温度特性最显著的两个因素，在泵转速超过6 000 r/min 后，燃油温升速度加快，喷嘴处燃油温度可超过140 ℃，系统燃油温度和热交换器中滑油温度呈正线性相关关系。
面向无人机位姿估计的轻量化面元激光惯性SLAM系统
刘畅, 赵紫旭, 尚源峰, 邱大伟, 石晶林, 刘杰, 江济
Available online:2024-10-30, DOI:
[摘要] (2) [HTML] (0) [PDF 4.85 M] (61)
摘要：
卫星信号易受遮挡的特性导致小型无人机的位姿估计问题面临较大挑战，提出一种面向无人机位姿估计的轻量化面元激光惯性SLAM 系统，设计一种基于面元的激光点云配准算法，通过最小化点到面元的距离实现点云配准与位姿估计，通过舍弃不稳定的面元来保证轻量化；同时设计系统框架将该算法部署于基于误差状态卡尔曼滤波的激光惯性SLAM 系统。使用该SLAM 系统在实验数据集中进行实验测试，结果表明：该SLAM 系统比现有的激光惯性系统具有更好的位姿估计精度，在保证算法轻量化的基础上，在野外卫星信号缺失的环境中可降低无人机位姿37.63% 的平均位置偏移和33.94% 的平均姿态偏移。
A320与ARJ21机型复飞阶段指引跟随飞行特点分析
周 鑫, 王 奇, 王 东, 孙 宏, 刘黎力
Available online:2024-10-30, DOI:
[摘要] (42) [HTML] (0) [PDF 677.74 K] (55)
摘要：
飞行指引作为现代航空运输飞机自动飞行控制系统的重要功能，为自动驾驶/飞行员提供飞行姿态操纵指令。目前对于指引跟随飞行特点的研究较少，选取A320 与ARJ21 机型，分别对其复飞模式下的指引跟随特点进行分析。结果表明：A320 机型复飞阶段俯仰指引是首先调整俯仰以快速达到正爬升率，随后由速度基准系统在保持最低爬升率前提下追踪目标速度原则给出俯仰角指令；ARJ21 机型则分三个阶段给出复飞俯仰角指令，分别为初始固定俯仰角控制、基于目标航迹角的俯仰控制和基于目标速度的俯仰控制。通过曲线相似性对QAR 数据分析，发现ARJ21 机型的复飞指引模式跟随效果更好。
航空复合材料干涉连接结构湿热服役力学性能研究
丘宏俊, 钟梓鹏, 梁卫颖, 刘超, 程秀全
Available online:2024-10-25, DOI:
[摘要] (23) [HTML] (0) [PDF 6.74 M] (55)
摘要：
当前，湿热环境对复合材料的影响更偏向于材料组成结构方面的研究，对复合材料连接的研究则相对匮乏。以复合材料干涉连接结构为对象，基于湿热环境下复合材料的力学本构关系与连续损伤模型，建立复合材料干涉连接结构的数值仿真模型；利用该模型分别对湿热循环0、30、60、90、120 天干涉连接结构的静强度和损伤失效进行分析，并结合湿热老化实验对其进行验证。结果表明：随着湿热循环周期由0 天逐步递增到120天，复合材料干涉连接结构的极限载荷分别降低了3.33%、5.63%、8.83% 和10.81%；湿热环境会造成复合材料开孔处基体内部发生老化反应，致使基体性能迅速下降，而对纤维损伤影响较小。
民用飞机结构标准施工维修程序研究
刘中华, 史宏伟
Available online:2024-10-25, DOI:
[摘要] (21) [HTML] (0) [PDF 461.83 K] (58)
摘要：
民用飞机维修手册结构标准施工维修程序的编制需要厘清内容范围和数据源。通过研究适航规章、行业标准和国际主流民用飞机的飞机维修手册，总结民用飞机维修手册结构标准施工维修程序所需涵盖的主要内容：腐蚀的预防、内部和外部的涂层、机体排水和密封等；结合国产民用飞机研制经验，总结结构标准施工维修程序的主要数据源：飞机设计图纸/数模、制造工艺规范、供应商产品资料、维修任务分析数据、型号技术报告和行业标准等；考虑了航空公司利用维修程序编制维修工卡的需求，形成国产民用飞机结构标准施工维修程序的自身特点。结果表明：按照本文给出的内容范围和数据源等编制完成的结构标准施工维修程序能够很好地满足飞机维修需要。
基于S3000L标准的民用飞机结构件修理级别分析技术研究
吴怡欣, 张晓晶, 张雅杰
Available online:2024-10-25, DOI:
[摘要] (136) [HTML] (0) [PDF 440.22 K] (60)
摘要：
目前我国民用飞机主制造商对于结构件的修理级别决策多采用经验判断的方式，尤其对于车间修理的决策经验较少，亟需开展修理级别分析技术研究。修理级别分析不仅是民用飞机部件后勤保障分析的重要环节之一，也是部件维修手册规划和编制的重要输入，多数国际主流民用飞机制造商开始采用S3000L 标准进行后勤保障分析。本文通过研究S3000L 标准中所提供的修理级别分析（LORA）方法，结合持续适航文件编制经验制定一套适用于民用飞机结构部件的修理级别分析流程，并使用实例进行可行性验证。结果表明：现阶段采用非经济性简单LORA 分析方法进行结构部件的LORA 分析更具备可行性，该分析流程能为国内主制造商开展结构部件维修手册编制工作提供参考。
基于S1000D规范的民用飞机消耗品手册自动生成研究
李梦霞, 杨扬
Available online:2024-10-25, DOI:
[摘要] (27) [HTML] (0) [PDF 524.38 K] (62)
摘要：
目前民用飞机消耗品手册（CPM）采用人工编写模式，手册内容重复录入浪费人力且存在数据一致性难以维护、升版维护成本高等问题。为此，研究基于S1000D 规范进行同源手册自动生成的方法。应用此方法，指导某机型的消耗品手册进行数据规划、数据管理、数据生成、系统功能开发，实现基于同一数据源，自动生成结构合理、搜索便捷的PDF 和电子交互式消耗品手册。结果表明：该方法能系统、全面地分析手册需求，规划手册数据，指导系统实现手册自动生成，在各机型同源手册，如标准件手册、快速复位手册、主最低设备清单的自动生成方面具有良好的应用前景。
民用飞机飞行非正常操作程序条目清单建立方法
张丛远, 杨延延
Available online:2024-10-24, DOI:
[摘要] (7) [HTML] (0) [PDF 1.80 M] (57)
摘要：
非正常程序是飞行员处置各类应急情况的重要依据，由于缺少相应的程序条目建立方法，使程序条目易产生冗余或缺漏。将非正常程序分为四类：适航规章类、功能失效类、航线运行因素类和机型特点类，提出对应的程序条目建立方法；运用规章查询、系统安全性分析——“失效模式和影响分析”（FMEA）和“功能危险性分析”（FHA）、借鉴相似机型等方法，根据“操作需求”建立非正常操作程序条目，获得更准确的结果，再将设计结果迭代优化CAS 信息的设计。应用上述方法开发某国产民机燃油系统非正常操作程序验证此方法能有效建立功能条目，使程序设计结果更符合飞行员的预期。
民机维修程序AR虚拟验证可行性探索分析
孙宏丽, 王宏朝, 张雅杰, 乔万鑫, 赵新灿
Available online:2024-10-24, DOI:
[摘要] (19) [HTML] (0) [PDF 5.35 M] (57)
摘要：
民用飞机手册验证工作的难点在于验证资源的保障，亟需开发新的验证途径，以实现手册高效率、低成本地验证。提出一种除书面验证和操作验证方法外，基于数模的维修程序AR 虚拟验证方法。从飞机维修手册验证技术要求出发，给出维修程序AR 虚拟验证工作流程，并从构建与真实构型飞机一致性和维修操作一致性角度探索该方法的可行性；通过对操作验证和AR 虚拟验证实施要求进行比对，证明拆装类和检查类维修程序采用AR 虚拟验证方法具有工程可实施性。
民用飞机维修手册程序修订后操作验证需求评估研究
羿九火, 于维轩, 王宏朝, 张荣宁
Available online:2024-10-24, DOI:
[摘要] (9) [HTML] (0) [PDF 474.98 K] (61)
摘要：
目前我国民用飞机维修手册验证工作的研究主要集中在验证方法、验证流程、质量管控等方面，关于维修手册程序修订后操作验证需求的评估尚无相关准则和流程，亟需开展相关研究。通过分析部分维修手册程序修订内容是否需提操作验证需求及原因，同时结合国产某民用飞机试飞和运营阶段手册验证相关经验，归纳总结出飞机维修程序修订后操作验证需求的评估准则和流程，并进行应用实例验证。结果表明：概述、安全注意事项等内容在修订后无需提操作验证需求，接近方式和测试逻辑等内容在修订后需提操作验证需求，能够为手册编写人员和手册验证人员作出判断提供便利。
GAW-1两段翼开缝气动特性的影响分析
张智昊, 郝礼书, 高永卫, 吕文豪
Available online:2024-09-29, DOI:
[摘要] (15) [HTML] (0) [PDF 3.76 M] (97)
摘要：
翼型开缝是一种利用缝道射流改善翼型失速特性的被动流动控制技术，具有结构简单、易实现的特点。针对GAW-1 两段翼采用CFD 方法进行开缝研究，探究缝道参数对多段翼型气动特性的影响。设计9 种缝道构型，给出直线、曲线和导流片三大类缝道构型间的几何联系，并提出一种曲边梯形缝道构型，分析导流片缝道构型对翼型气动特性的影响。结果表明：缝道位置是影响抑制翼型失速发展的关键因素，曲边梯形缝道构型的最佳缝道位置是13.5%c；该缝道抑制失速的能力最强，翼型失速迎角推迟7°，最大升力系数提高19.5%，达到3.89；导流片缝道构型不仅可以减弱缝道在小迎角情况下对气动特性的破环，还能减缓失速的发展，改善翼型的失速特性。
基于改进虚拟弹簧模型的无人机路径规划算法研究
肖蘅, 张汇, 周文, 穆震杰
Available online:2024-09-29, DOI:
[摘要] (57) [HTML] (0) [PDF 1.12 M] (89)
摘要：
无人机的路径规划问题以及虚拟弹簧模型（VSM）在路径规划过程中存在目标不可达和狭窄通道易振荡问题，在虚拟弹簧模型的基础上，提出一种改进虚拟弹簧模型的无人机路径规划算法。首先，建立无人机与障碍物的排斥力公式以及无人机与目标点的牵引公式，完成无人机的局部路径规划；其次，在虚拟弹簧模型中引入边界力概念，解决无人机狭窄通道易振荡及目标不可达的问题；最后，结合仿真实验对所提算法的有效性进行验证。结果表明：相较于传统虚拟弹簧模型和改进虚拟弹簧模型，本文提出的无人机路径算法在狭窄通道环境下进行无人机路径规划所形成的路径更加平滑，在目标不可达情况下能够使无人机顺利到达目标点，能够在相对复杂的环境中对无人机路径进行规划。
融合注意力机制的航空发动机推力估计方法研究
邹雨杭, 赵永平
Available online:2024-09-29, DOI:
[摘要] (44) [HTML] (0) [PDF 1.11 M] (96)
摘要：
准确预测航空发动机推力大小对直接控制发动机推力具有重要意义。为了提升航空发动机推力估计模型的准确性和实用性，针对时间序列预测构建融合LSTM 和注意力机制的多任务LSTM-Attention 模型；针对不同飞行条件下推力估计的问题，运用Fine-tune 和改进DANN 的迁移学习方法以增强模型对于多工况条件下的适应性。结果表明：LSTM 融合注意力机制可以有效地对长时间序列数据进行建模，修正了LSTM 在全局建模能力上不足的问题，同时也克服了注意力机制难以捕捉相对位置信息的局限；多任务学习策略能显著提高模型在油门杆突变节点处的预测精度，进一步提高了模型的准确性；当目标域数据较少时应当选择Fine-tune，而在目标域数据充足的情况下使用改进DANN 方法将得到准确性更高的模型。
机载电子硬件电路板级审定策略研究
刘闰舟, 朱鸿力, 马丽敏
Available online:2024-09-29, DOI:
[摘要] (62) [HTML] (0) [PDF 389.65 K] (114)
摘要：
目前国内在机载电子硬件的电路板级适航审定中主要依据《机载电子硬件设计保证指南》（DO-254），但该文件对电子硬件的设计保证过程及目标在工业实践中存在一定的模糊性。基于此，通过对比分析关于DO-254 的国外咨询通告AC 20-152A 和备忘录CM-SWCEH-001 中对电路板卡级的相关目标要求，结合国外适航当局审定理念和目前国内工业水平现状，提出以咨询通告AC 20-152A 作为DO-254 支持材料应用于国内机载电子硬件电路板级审定实践的思路和方法。同时，对咨询通告AC 20-152A 中电路板级相关要求开展可行性分析，基于条款意图对其进行优化以适应国内审定现状，并通过实际项目审定案例论证该思路和方法的适用性及优越性。结果表明：该思路和方法可为国内机载电子硬件的电路板卡级适航符合性提供参考和借鉴。
基于滑移率的起落架起转回弹载荷分析
吴铭, 聂宏, 张明, 史夏正
Available online:2024-09-29, DOI:
[摘要] (20) [HTML] (0) [PDF 1.05 M] (100)
摘要：
起落架起转和回弹载荷是飞机着陆载荷重要组成部分。为了在初步设计阶段有效分析起落架的起转、回弹载荷，采用起落架轮轴中心处的非线性弹簧阻尼系统模拟支柱弹性建立双轮支柱式起落架落震动力学模型，分析机轮反转落震和飞机实际着陆模拟落震下的起落架起转、回弹载荷和对应的轮胎滑移率，研究飞机航向速度、跑道滑移率曲线、机轮预转角速度对起落架起转、回弹载荷的影响。结果表明：机轮反转落震和飞机实际着陆模拟落震仿真结果相近，具有较好的一致性；减小飞机航向速度、给予机轮预转角速度以及降低轮胎和地面的摩擦系数能降低起转载荷。
视觉引导误差对自动着舰性能影响研究
甄冲, 曲晓雷, 王翼丰, 张宇翔, 韩凤鸣
Available online:2024-09-29, DOI:
[摘要] (18) [HTML] (0) [PDF 620.22 K] (83)
摘要：
引导系统的定位精度是决定自动着舰成败的关键。提出舰载机机载设备视觉引导架构，分析机载视觉着舰引导系统的定位原理、测量误差及其对自动着舰性能的影响。研究在合作助降灯组辅助下共面P4P 相对定位问题；针对F/A-18A 全自动着舰任务，仿真计算舰载机开始下滑至触舰整个过程中机载视觉引导的定位测量精度；引入自动着舰系统延迟、机体传感器误差、舰尾流、甲板运动多种干扰因素，建立多因素耦合作用仿真模型，通过蒙特卡洛试验统计各项干扰因素作用下最终着舰点的偏差等着舰性能指标。结果表明：所提出的机载视觉引导架构在最终进近段具有接近传统引导方式的定位精度和自动着舰性能，该引导架构中甲板运动和舰尾流对最终着舰性能具有显著影响。
不同越障方式对起飞性能影响的实例分析
陈红英, 徐梦羽, 倪茂林
Available online:2024-09-29, DOI:
[摘要] (63) [HTML] (0) [PDF 1.42 M] (119)
摘要：
民用飞机运行时必须考虑一台发动机失效的情况，飞机的最大起飞重量经常受飞机一发失效后越障的性能限制，根据不同的越障方式对其起飞性能进行优化研究以增加最大起飞重量，在运行效益上具有重要意义。对规章定义的起飞航迹进行理论分析，分别计算标准二段、延伸二段、四段越障方式对应的起飞限重，分析限制最大起飞重量的关键因素，并对不同越障方式下的越障余度、爬升梯度和所需起飞距离进行计算；将不同的距离和梯度进行组合模拟各种地形条件，计算标准二段和四段越障的起飞限重。结果表明，采用四段越障能有效提高飞机的起飞限重，并且障碍物梯度越大，提高越显著。因此在高原地形复杂机场，起飞性能计算时采用四段越障方式能够显著改善起飞性能，提高运行效益。
倾转旋翼机短舱倾转作动关键技术
李海嶙, 司俊, 党轲鑫, 张伟, 刘龙飞, 王旭东
Available online:2024-08-22, DOI:
[摘要] (65) [HTML] (0) [PDF 1.92 M] (232)
摘要：
倾转旋翼机兼具直升机和固定翼飞机的优点，是未来航空装备发展的重点方向。针对倾转旋翼机的核心关键部件——短舱倾转作动器，介绍倾转旋翼机的倾转作动原理，分析并对比V-22 和BA609 短舱倾转作动器构型的优缺点，论述倾转旋翼机短舱倾转作动关键技术，包括功率综合技术、双级伸缩滚珠丝杠技术、丝杠撞底缓冲技术。功率综合技术可通过速度综合或力综合实现双系统综合，是提高短舱倾转作动器可靠性的关键；双级伸缩滚珠丝杠技术能有效缩短作动器缩回后的体积，减少机上空间，同时大幅提升作动器的可靠性；弹簧缓冲是一种能有效抑制丝杠撞底带来冲击的手段，适用于滚珠丝杠这类直线输出机构。
分布式电推进短距起降飞机的总体参数优化
吕明浩, 余雄庆
Available online:2024-08-22, DOI:
[摘要] (150) [HTML] (0) [PDF 1.09 M] (216)
摘要：
基于分布式电动推进的短距起降飞机是一种新概念飞机，需要研究其总体参数的设计方法。以常规的涡桨飞机加装分布式电动螺旋桨的概念方案为示例，将这类飞机总体参数的设计问题提炼为一个优化设计问题；应用基于代理模型的优化方法，制定总体参数优化设计的流程。结果表明：该示例飞机总体参数优化后，能以最小的重量代价达到苛刻的短距起降要求（起飞滑跑距离小于100 m；着陆滑跑距离小于70 m）；分布式螺旋桨安装在机翼下方且有一定的倾斜角，螺旋桨转速和直径适中；机翼面积有所增加；涡桨发动机的功率需求明显减小。
模块化机翼初步结构设计方法
樊福磊, 李毅, 陈春颖, 贾兆虎
Available online:2024-08-22, DOI:
[摘要] (78) [HTML] (0) [PDF 1.33 M] (206)
摘要：
飞机模块化设计可以增加飞机的任务类型，降低成本。在机翼模块化结构设计初期，由于翼尖变形量不明确导致无法衡量不同展长机翼的结构刚度特征对系统目标函数（结构重量最轻）的贡献差异。针对上述问题，在灵敏度协调优化方法的基础上，系统级中引入各子系统级的权重系数模拟实际设计工作中不同子系统对系统目标函数的贡献存在差别的现象，并给出不同展长机翼结构（不同子系统级）的权重系数的计算方法，形成含子系统级权重的灵敏度协调优化方法；通过模块化桁架和模块化机翼结构优化算例的求解，对模块化机翼初步结构设计方法进行验证。结果表明：含子系统权重的灵敏度协调优化方法能够获得既满足强度要求又具有一定刚度的模块化机翼初步结构。
被动流动控制技术对民用运输机低速特性影响的风洞试验研究
颜 巍, 王祁旻, 李锦烨, 徐辉雯, 赵克良, 白峰, 张美红, 焦仁山, 王飞, 曾维平
Available online:2024-08-22, DOI:
[摘要] (48) [HTML] (0) [PDF 5.67 M] (165)
摘要：
有效抑制机翼的流动分离可以提高飞机的起飞、着陆性能，优化民用运输机增升构型的低速特性。通过风洞试验开展对翼身融合鼓包和发房外导流片这两种被动控制技术的选型研究，找到能优化低速特性的最佳组合方案——小翼身融合鼓包叠加外发房导流片A，并通过流动显示试验呈现出优化手段所抑制流动分离的区域。结果表明：在最佳组合方案条件下的力矩特性满足波音准则的要求。
一种基于二维轨迹与时序重要点的飞机机动划分与识别方法
殷之平, 黄勇胜, 田珈玮, 曹善成
Available online:2024-08-22, DOI:
[摘要] (75) [HTML] (0) [PDF 2.03 M] (171)
摘要：
飞机机动动作识别是飞行动作评估、飞行载荷谱编制和飞行模拟等研究的重要基础。针对当前机动动作识别方法受限于现有机动动作划分准则问题，基于时间序列重要点方法提出一种自动的基于水平、铅垂平面下飞行轨迹投影融合的机动动作划分与识别方法。该方法利用二维平面轨迹数据趋势和时间序列聚类方法提取出飞行数据中的机动片段，进而借助机动动作拼接思想将机动片段组合与细化，并用完整飞机起落数据进行动作划分与识别验证。结果表明：该机动动作划分与识别方法能够在保证划分效率的前提，提高飞行动作的识别效率。
冲偏出跑道事件风险评估研究进展
赵丁仪, 齐心歌, 汪磊
Available online:2024-08-22, DOI:
[摘要] (82) [HTML] (0) [PDF 557.47 K] (399)
摘要：
冲偏出跑道是位列第二的严重征候，为降低其发生概率并减轻其影响，国内外民航研究机构及相关研究人员针对冲偏出跑道事件的风险评估展开了诸多研究。目前的研究主要聚焦于以下关键致因因素：不利的天气条件、跑道表面条件、飞行员操作错误和机械问题等，相应的解决方案包括改善跑道维护和加强飞行员培训等。本文通过研究国内外针对冲偏出跑道事件的研究工作进展，总结其成果、指出其不足；给出冲偏出跑道事件的风险影响因素，深入探讨研究冲偏出跑道风险预测和风险分析的方法，并对未来的研究提出进一步研究思路。
四旋翼飞行器鲁棒自适应抗干扰姿态控制
李统帅, 陈龙胜, 彭云, 石童昕, 金飞宇
Available online:2024-08-08, DOI:
[摘要] (76) [HTML] (0) [PDF 1.79 M] (443)
摘要：
高性能的姿态控制器可有效抑制不确定性与外界动态干扰对系统的综合影响，保证四旋翼飞行器安全可靠完成既定飞行任务。采用径向基神经网络（RBFNN）在线逼近四旋翼飞行器飞行运动中的非线性不确定性，并将RBFNN 的逼近误差和外部未知动态干扰视为集总扰动，设计扩张状态观测器（ESO）对其进行在线估计，以ESO 的模型辨识误差和跟踪误差为决策变量设计RBFNN 的权值调整策略以抑制神经网络的黑盒问题；在此基础上，基于动态面控制和Lyapunov 稳定理论为四旋翼飞行器飞行运动系统设计鲁棒自适应抗干扰姿态跟踪控制器，并构造辅助系统抑制动态面控制中滤波误差对闭环系统性能的影响。结果表明：本文设计的姿态跟踪控制器在不确定性和动态干扰的综合影响下可保证四旋翼飞行器能精确跟踪期望姿态角，且具有很好的鲁棒性和稳定性。
基于正交试验的混合翼无人机旋翼位置优化
王晓璐, 刘威威, 陈昌宁, 张一帆
Available online:2024-08-08, DOI:
[摘要] (44) [HTML] (0) [PDF 1.74 M] (229)
摘要：
旋翼是混合翼无人机的重要部件，探究旋翼位置对无人机气动特性的影响规律具有重要意义。采用数值方法分析典型混合翼无人机的气动特性；以升阻比和纵向静稳定性为优化目标，设计旋翼弦向、展向和垂向位置的三因素四水平正交试验；采用直观分析和计算分析方法，对旋翼位置三个因素的影响进行讨论。结果表明：正交试验设计得到的优化设计参数组合较初始的设计参数组合最大升阻比提升约2 倍，俯仰力矩系数曲线的斜率增加约15%；就本文布局而言，试验因素对混合翼无人机气动特性的综合影响程度从大到小依次为弦向、展向和垂向位置。
拼接式倾转双旋翼及其自抗扰飞行控制设计与实现
刘琨, 徐锦法
Available online:2024-08-08, DOI:
[摘要] (18) [HTML] (0) [PDF 1.27 M] (244)
摘要：
多旋翼无人机难以适用于复杂飞行任务，为满足不同任务需求，以组合拼接方式构成特定构型飞行器是一种可行的发展方向，组拼前后飞行器各项飞行特性都有不同程度的变化，外部扰动的影响程度也有不同，给飞行控制系统设计与验证带来极大挑战。设计一种拼接式倾转双旋翼飞行器，建立其飞行动力学模型，并设计组拼前后飞行器操控策略和基于线性自抗扰控制（LADRC）的位置、姿态控制器，完成对阵风干扰环境下的飞行器控制仿真验证；通过与传统PID 控制器对比来验证LADRC 的优越性；最后开展实机姿态稳定控制验证。结果表明：拼接式倾转双旋翼飞行器及其线性自抗扰控制器的抗干扰性、鲁棒性强，组拼前后飞行器均具有良好的飞行控制效果。
国产7050铝合金薄壁承力框车削残余应力变形控制研究
胡越, 张晟玮, 蒋睿嵩, 黄崇湘
Available online:2024-08-08, DOI:
[摘要] (38) [HTML] (0) [PDF 4.79 M] (206)
摘要：
研究国产7050 铝合金航空薄壁承力框零件车削加工的变形控制，在减小径向变形的情况下保证切削效率，可显著提升零件的加工精度与使用性能。采用仿真结合实验论证的方法，研究国产7050 铝合金航空承力框车削残余应力变形优化方法。建立三维车削残余应力仿真模型，通过实验验证国产7050 铝合金薄壁承力框车削仿真模型的准确性；基于三维车削仿真模型开展正交实验，建立车削参数与车削残余应力的映射模型；以车削效率和残余应力为优化目标，基于遗传算法获得优化的国产7050 铝合金航空薄壁承力框车削参数。结果表明：优化后加工表面残余应力降低至15.6 MPa，承力框最大径向变形量为1.59 mm，相比原车削参数变形量减小了约19%，达到了控制和优化国产7050 铝合金航空薄壁承力框加工变形的目的。
国产7050铝合金薄壁承力框车削变形预测研究
马秀伟, 胡越, 姚雯莉, 蒋睿嵩
Available online:2024-08-08, DOI:
[摘要] (33) [HTML] (0) [PDF 5.52 M] (203)
摘要：
研究国产7050 铝合金航空薄壁零件车削加工的变形预测，建立能够准确预测车削变形的有限元模型，对保证航空薄壁零件的加工精度与尺寸稳定性，提高飞机的结构强度和可靠性具有重要意义。采用仿真结合实验论证的方法，研究国产7050 铝合金初始残余应力与车削残余应力耦合作用对薄壁承力框加工变形的影响规律。根据航空薄壁承力框加工工艺，采用生死单元法建立承力框车削变形仿真模型，通过盲孔法及车削实验，分别获得承力框毛坯初始残余应力场及车削表层残余应力；基于车削变形仿真模型，预测初始残余应力场及车削残余应力耦合作用下的承力框加工变形，并进行实验验证。结果表明：承力框变形仿真预测模型的误差小于15%。
1/2+1对转压气机气动设计研究
刘景源, 吴天元
Available online:2024-08-08, DOI:
[摘要] (20) [HTML] (0) [PDF 4.23 M] (236)
摘要：
对转压气机的研制具有重要的军事及国防战略意义，气动设计是研制对转压气机的前提。详细分析对转压气机内部流动特点，探讨对转压气机气动设计思路及方法，根据气动设计指标，在权衡气动和几何设计参数、前后转子设计参数之间的协调匹配性的基础上，设计一种1/2+1 对转压气机，并进行三维数值校核。结果表明：前后转子叶片排间设计参数的协调匹配性、后排转子负荷系数和扩散因子等设计参数取值、各叶片排基元叶型参数等对对转压气机性能具有重要影响；所设计的对转压气机满足总体气动性能指标，并且气动性能较高。
面向多专业融合的民用飞机试验数据库的设计与实现
李鑫洋, 冯蕴雯, 李健, 路成, 解亚军, 杨荔
Available online:2024-08-08, DOI:
[摘要] (62) [HTML] (0) [PDF 1.49 M] (213)
摘要：
民用飞机全生命周期试验数据作为反映试验信息的重要组成部分，对保障型号研制的质量、提高研制效率具有重要作用，但由于其庞大的数据量且涉及多个专业领域，缺乏综合性管理，导致数据资源浪费。为解决上述问题，提出一套基于适航条款的试验数据管理业务流程，以有效管理多专业民用飞机试验数据，并进一步研究数据库的设计和实施。首先对技术中心研究人员的需求进行调研，综合调研结果进行数据库功能分析；其次结合多专业试验数据存储的具体业务需求及市场上相关数据库开发技术进行架构设计，明确各个试验模块存储内容之间的逻辑关系；然后以飞行模块为例，详细进行数据库模块设计；最后搭建数据库操作界面，验证设计的可行性。本文构建的民用飞机试验数据库可为面向多专业试验数据库的设计提供有益参考。
太阳能飞机全天巡航高度与翼载荷耦合参量敏度分析
邱福生, 董翊行, 杜一鸣
Available online:2024-06-12, DOI:
[摘要] (29) [HTML] (0) [PDF 617.53 K] (268)
摘要：
相对于传统常规动力式飞机，太阳能无人机具有飞行高度高和续航能力强的特点，可通过模块化换装任务载荷，执行特种任务。基于长航时太阳能无人机工作原理，分析太阳能无人机全天巡航高度与翼载荷在能量收支平衡设计体系下的耦合关系，并对其耦合参量（包括气动效率、太阳能光伏组件效率及铺设率、推进系统效率和负载功率因子、飞行季节与飞行维度）展开系统性的敏度分析。结果表明：长航时太阳能飞机应首先考虑设计或优化合适的升力系数及阻力系数，以达到最大的气动效率；当光伏组件的转换效率达到0.35 以上时，提高光伏组件铺设率对全天巡航高度影响较弱，但有助于提高翼载荷上限。
基于马尔科夫决策过程的星座故障卫星替换策略研究
林若禹, 冯蕴雯, 薛小锋, 郑晓燕, 崔帅
Available online:2024-06-12, DOI:
[摘要] (74) [HTML] (0) [PDF 484.15 K] (344)
摘要：
随着星座的大规模化，单星重要程度降低，在制定故障卫星替换策略时，应当考虑采用多种替换方式和保留故障卫星的情况。针对这一需求，提出一种基于马尔科夫决策过程的星座轨道卫星替换策略制定方法。根据在轨工作、在轨备份和地面备份的卫星颗数，对轨道状态进行划分；在此基础上，结合故障卫星的不同替换策略及对应的订购、储存和惩罚成本，构建代表预期维护成本的回报函数模型；以最小化各决策周期的维护预期成本为目标，制定序贯的替换策略并以某星座轨道为例进行应用分析。结果表明：采用地面备份替换故障卫星时，更趋向于补充消耗的备份卫星；平均故障间隔时间越长，预期维护总成本越低，但效果逐渐减弱；惩罚成本的提高会导致替换策略固化，预期维护总成本的上升趋势会极大放缓。
考虑连接的一体化机翼传力分析方法与结构设计
隋国祥, 金海波
Available online:2024-05-02, DOI:
[摘要] (98) [HTML] (0) [PDF 861.70 K] (1145)
摘要：
一体化机翼体现了功能部件与机翼承载结构相融合的一体化设计思想，但是在结构中会出现蒙皮传力不连续、分离面连接难度大等问题。为结构设计增加难度，结合一体化机翼的结构特点，提出一种考虑连接的一体化机翼传力分析方法，对功能蒙皮设计分离面处进行连接特性分析，完成连接设计与结构设计，并通过有限元分析与优化分析进行验证。结果表明：该传力分析方法计算出的盒段截面弯矩分配与有限元结果具有较好的一致性；盒段结构截面尺寸分布的分析结果与优化结果相近，可以满足连接强度与稳定性要求；盒段结构中有效高度越大的翼梁，承担的载荷越大，其优化结果也与传力分析结果越吻合。

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航空油冷发电机过热保护设计的研究及分析
孙立荣, 来帅雷, 刘卓
2023,14(6):153-159. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2023.06.17
[摘要] (327) [HTML] (81) [PDF 2.60 M] (11484)
摘要：
发电机热场分布对过热保护构件失效影响显著，是其优化设计中应重点考虑的参数。借助ANSYS 软件中Fluent 稳态压力求解器和湍流模型对故障模式下发电机内部热场分布进行仿真，获得主发电机定、转子和壳体循环油路热场分布；在此基础上，调整部分关键部位熔点及材料软化温度，优化热脱扣保护装置设计方案，实现电机过热保护，该方案已成功应用于某飞机，且已通过试验和试飞验证。结果表明：仿真热场结果与实际工况下的温度场分布一致，电机出口油温达到260 ℃时绝缘衬套软化，导致电机腔体内发生漏油，当发电机绝缘衬套软化温度提高至350 ℃，可有效避免发电机烧损。
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低空反无人机技术现状与发展趋势
张静, 张科, 王靖宇, 吕梅柏, 王佩
2018,9(1):1-8. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2018.01.001
[摘要] (3599) [HTML] (0) [PDF 1.89 M] (9131)
摘要：
近年来,随着无人机技术的不断发展与完善,无人机不仅在军事领域发挥着重要作用,在民用领域也得到了广泛应用。然而,随着使用难度的不断降低,无人机在给人们生产生活带来巨大便利的同时,其“黑飞"与滥用也给国家、社会和人民造成了安全危害。因此,对低空无人机进行反制与防护的需求在军、民领域均十分强烈。围绕无人机在不同领域的应用状况,介绍了低空无人机非合作飞行带来的安全问题,对威胁种类及来源进行了讨论;在此基础上,着重对国内外反无人机技术的发展现状进行了深入分析,对现有反无人机技术体系的组成及相关系统的优缺点进行了综述。此外,结合低空反无人机系统研发的智能化、一体化、自主化问题,分析并讨论了低空反无人机中探测与防护关键技术的未来发展趋势。
无人机系统的安全性与危险源分析
连婷婷，崔利杰
2020,11(4):517-523. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2020.04.009
[摘要] (1235) [HTML] (0) [PDF 833.51 K] (6938)
摘要：
无人机系统的战术性能及优势将使其在未来高技术战争和民用航空中发挥越来越重要的作用。然 而,由于有人机与无人机飞行事故的特点不同,使得有人机的安全性分析与管理措施不完全适用于无人机系 统。首先,对无人机系统的飞行事故进行统计分析,得出无人机系统事故的特点;然后,合理借鉴有人机的安全 性分析,定义无人机系统的安全性,提出无人机系统事故的严酷度等级划分及相应的危险可接受度;最后,从设 计、机组训练及使用操作三方面进行危险源分析。本文提出的无人机系统不安全事件发生可能性等级划分和 危险源定性分析,可为后续无人机安全管理框架的构建奠定基础。
硬式空中加油机发展趋势及设计技术分析
王秀香, 高旭, 高亚奎
2020,11(3):302-307. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2020.03.002
[摘要] (1265) [HTML] (0) [PDF 1.65 M] (6322)
摘要：
空中加油技术在一定程度上体现了一国空军实力，该技术一直受到广泛关注。本文综述了硬式空中 加油机的发展情况,提出了硬式空中加油机的划代概念。结合五代空中加油机的特点和性能,给出硬式空中加油机的主要技术特征,指出硬式空中加油技术的发展趋势，总结出硬式加油装置研究的总体布局设计技术、结构和机构设计技术、控制系统设计技术等关键技术，为未来装备变革提供技术支撑。
不同折叠形式的柱状气囊展开过程数值模拟
薛齐文, 王霄腾, 何宜谦, 郭敏, 刘旭东, 鄂智佳
2021,12(3):161-170. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2021.03.20
[摘要] (745) [HTML] (0) [PDF 8.07 M] (5905)
摘要：
柱状气囊的折叠与充气展开过程复杂，采用实验手段研究其展开过程存在诸多不便。针对柱状气囊提出两种不同的折叠方式并分别建立相对应的数值分析模型，利用非线性动力学软件 LS-DYNA 研究柱状气囊折叠后充气展开的动态应用特性，对影响气囊展开过程中蒙皮应力、体积和内压曲线变化的因素进行分析，分别讨论不同折叠方式和外界环境参数对柱状气囊动态特性的影响。结果表明：两种折叠方式在收纳空间与材料强度上各有优势；此外，环境参数中的外界压强对气囊展开后的稳定状态有较大影响，而温度对气囊展开的影响相对不明显。
增材制造（3D打印）分类及研究进展
杨延华
2019,10(3):309-318. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2019.03.003
[摘要] (1519) [HTML] (0) [PDF 1.21 M] (5764)
摘要：
:增材制造(3D打印)近年来被国内外广泛研究和应用,但是目前尚无关于增材制造的系统、清晰和准 确的分类。根据文献调研和现场调研,将增材制造技术分别按照制造材料种类、形态、热源、工艺组合等方法来 进行划分,即增材制造技术可分为四大类16个小类,并且分别介绍各类增材制造技术原理、特点及其研究应用 现状。最后指出目前增材制造材料单一与效率低等不足及向多元化、高效化、稳定化和包容化等发展的趋势。
垂直起降固定翼无人机技术发展及趋势分析
王科雷, 周洲, 马悦文, 杜万闪, 郭佳豪, 李旭, 张阳, 孙蓬勃
2022,13(5):1-13. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.05.01
[摘要] (1401) [HTML] (1156) [PDF 3.67 M] (5549)
摘要：
垂直起降固定翼无人机具有对起降场地要求低、机动性好、巡航速度高、航时长等优势，是目前航空领域研究热点。本文阐述了国内外现有垂直起降固定翼无人机研究现状和基本特征，详细分析了不同类型垂直起降固定翼无人机的技术特点，提出更高的飞行速度、更长的续航时间、更强的任务载荷能力将是未来垂直起降固定翼无人机技术的主要发展方向和必然趋势。尽管倾转旋翼式和尾座式仍是当今垂直起降固定翼无人机主流构型，但基于分布式电推进的高速垂直起降固定翼无人机技术将成为未来航空领域新热点，给出进一步加强对垂直起降固定翼无人机新构型、新原理的探索性研究的建议。
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小型弹用涡轮发动机发展综述
薛然然, 李凤超, 任立磊
2018,9(1):18-27. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2018.01.003
[摘要] (2676) [HTML] (0) [PDF 1.88 M] (5255)
摘要：
小型涡轮喷气和涡轮风扇发动机可为高亚音速、中远程导弹提供理想的巡航动力,是各军事强国竞争的焦点。弹用涡轮发动机具有成本低、寿命短、尺寸小、转速高、增压比低、容积热强度大、起动和点火方式多样等特点,已被广泛应用于巡航、反舰和空地等多种战略与战术导弹。从国内外主要产品及其技术参数、性能与结构基本特点、应用现状、发展趋势等方面,对20世纪70年代以来100~700daN推力范围内弹用涡轮发动机的发展情况进行梳理和分析。指出更低成本、更少油耗和更优结构将是未来导弹推进系统继续追求的目标;螺桨风扇发动机高速性好、耗油率低,脉冲爆震涡轮发动机循环效率高、结构简单,是未来先进弹用涡轮发动机重要的发展方向。
重载四旋翼无人机结构优化设计与强度计算
刘峰, 喻辉, 高鸿渐, 代海亮, 马佳
2018,9(1):99-106. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2018.01.013
[摘要] (2526) [HTML] (0) [PDF 1.77 M] (4937)
摘要：
多旋翼无人机结构设计是无人机研制的重要环节,结构优化设计方法是保证无人机安全飞行、提高无人机性能的关键。根据重载四旋翼无人机性能要求,设计一款最大有效载荷10kg、可折叠、质量轻、强度高的四旋翼无人机。建立无人机结构有限元模型,基于实际工况对机臂及中心板进行静力及屈曲分析;对机臂及中心板的铺层方案进行优化,校核结构强度、刚度和稳定性;并搭建无人机静力测试平台,完成重载四旋翼无人机结构静力加载试验。结果表明:相对结构初始铺层方案,机臂减重43%,中心板减重35%,全机结构累计减重560g;试验测点的应变值与分析值相对误差小于15%,验证了无人机有限元模型和优化设计方案的可靠性。
人工智能与空气动力学结合的初步思考
张天姣, 钱炜祺, 周宇, 何磊, 邵元培
2019,10(1):1-11. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2019.01.001
[摘要] (2132) [HTML] (0) [PDF 562.11 K] (4639)
摘要：
以人工智能为核心的新一轮技术革命及产业变革正在影响着社会的各个领域,世界各航空航天大国 均在人工智能与空气动力学的结合方面开展了许多有益的尝试与探索。本文回顾了人工智能技术的发展历程 及现状,重点讨论了大数据时代背景下人工智能在风洞试验、数值计算和飞行试验等空气动力学研究的三大手 段上的应用,详细分析了人工智能在辅助海量气动数据分析与知识发现上发挥的作用,探讨了人工智能在气动 建模与先进飞行器设计中蕴藏的应用价值,并指出了人工智能与空气动力学相结合所带来的挑战。
低空无人机路径规划算法综述
刘庆健, 疏利生, 刘刚, 李翱
2023,14(2):24-34. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2023.02.03
[摘要] (940) [HTML] (1114) [PDF 1.07 M] (4515)
摘要：
随着无人机技术的发展，无人机在低空的应用场景越来越多，复杂的低空环境对无人机路径规划算法提出了新的要求。本文总结了近年来常用的无人机路径规划算法，包括图搜索算法，线性规划算法，智能优化算法（遗传算法、粒子群算法、蚁群算法），强化学习算法；对这些算法的原理、适用场景及其优缺点进行了归纳分析；并基于无人机发展现状对无人机路径规划算法进行了展望。
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引气冷却模型对涡轴发动机总体性能的影响研究
胡秋晨, 陈玉春, 贾琳渊, 黄 兴
2014,5(1):109-115. DOI:
[摘要] (4074) [HTML] (0) [PDF 2.89 M] (3912)
摘要：
针对目前高热力循环参数和高引气量的自由涡轮涡轴发动机，建立了考虑压气机引气位置可变和涡轮中冷却气参与做功的涡轴发动机性能计算模型。当压气机引气位置变化时，采用流量平衡和功率平衡同时修正法计算发动机性能；涡轮冷却计算模型则考虑了第一级导向器叶片冷却气的做功。与传统涡轴发动机性能计算模型的计算结果对比表明，本文的计算模型能够合理反映引气量和引气位置对发动机特性的影响，更接近发动机的真实物理过程，可为发动机空气系统设计提供输入。
民用飞机无线航空电子内部通信网络技术综述
范祥辉, 陈长胜, 史岩, 杨建茜
2021,12(1):129-135. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2021.01.017
[摘要] (1335) [HTML] (0) [PDF 1.19 M] (3801)
摘要：
民用飞机内部航空电子通信技术由无线通信部分替代有线通信,可进一步降低飞机自重,增强飞机安全性,提升民用飞机运营经济性,将成为下一代民用飞机发展的重要技术。目前,该技术尚处于研究起步阶段,为了促进该技术的发展,本文在研究国内外相关文献的基础上,对当前的研究进行概括和总结,明确民用飞机无线航空电子内部通信( WAIC )网络的定义,概括了 WAIC 网络在国内外的研究现状,分析了 WAIC 网络的特点,介绍了 WAIC 网络架构、时间同步、网络管理及网络安全等关键技术,提出了基于软件无线电平台技术开展4.2~4.4GHz 无线通信节点硬件设计的技术路径,为后续研究奠定基础。
自适应机翼翼型变形的研究现状及关键技术
倪迎鸽, 杨宇
2018,9(3):297-308. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2018.03.001
[摘要] (1489) [HTML] (0) [PDF 3.91 M] (3587)
摘要：
自适应机翼具有巨大的应用潜力,是未来飞机设计的必然趋势,已经得到了广泛的关注。分别从自适 应变弯度前缘、自适应变弯度后缘以及变厚度机翼三个方面阐述了其变形原理,并对使用的蒙皮、驱动方式、研 究方法等进行了归纳总结,指出了未来的发展趋势,提出了自适应机翼亟需解决的关键技术,包括兼具大变形 和高承载功能的柔性蒙皮的设计、自适应驱动系统设计、协同控制系统的设计、分布式传感器网络,可为自适应 机翼结构的设计与实现途径提供一定的技术参考。
S5000F介绍及在民用飞机运行可靠性分析反馈中的应用
冯蕴雯, 路成, 薛小锋, 马小骏
2020,11(2):147-158. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2020.02.001
[摘要] (1749) [HTML] (0) [PDF 3.27 M] (3553)
摘要：
运行可靠性是保障民用飞机安全经济营运的基础,S5000F《在役数据反馈国际规范》为民用飞机运行 可靠性分析与反馈以及全寿命周期管理的系统研究提供了一个契机。对 S5000F 规范进行解读,首先,阐述 S5000F编制的背景和目的;然后,介绍S5000F规范的主要内容以及相关的业务流程;最后,探讨 S5000F规范 在民用飞机运行可靠性分析与反馈中的应用。基于S5000F规范梳理民用飞机运行数据采集的业务流程,形成 基于数据的运行可靠性分析框架,为全寿命周期管理提供有效的指导性建议。
高空长航时飞翼无人机用涡扇发动机关键技术
温占永, 段娅
2020,11(2):159-166. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2020.02.002
[摘要] (1434) [HTML] (0) [PDF 1.20 M] (3517)
摘要：
自无人机诞生并应用于实战以来,无人机技术得到了迅猛发展。随着各领域高科技技术的进步,战场 环境日趋复杂,作战任务向高危对抗战场拓展,高空长航时飞翼无人机成为各国研究的热点。本文论述了高空 长航时飞翼无人机对涡扇发动机的要求,结合航空发动机基本原理分析了关键设计参数对涡扇发动机性能的 影响,总结了高空长航时飞翼无人机用涡扇发动机面临的关键问题及研究进展。本文的研究对于高空长航时 飞翼无人机用涡扇发动机的选型及适应性改进设计具有一定的参考价值。
先进铝锂合金的特点及其在民用飞机上的应用
孙洁琼, 张宝柱
2013,4(2):158-163. DOI:
[摘要] (3759) [HTML] (0) [PDF 4.91 M] (3472)
摘要：
对航空产品而言，重量是最重要的指标之一，当前最有效的减重方法是发展低密度材料。介绍了低密度、高强度且具有良好损伤容限特性的铝锂合金材料。通过其与常规铝合金、先进复合材料进行性能对比和权衡研究，重点分析了第三代先进铝锂合金的性能特点及其在先进民用飞机上的应用；给出了铝锂合金国产化应用分析和建议。研究结果可作为民机设计选材和减重优化的参考和借鉴，并有助于铝锂合金材料的推广应用。
空域网格化方法及其在空管中的应用研究
朱永文, 谢华, 蒲钒, 张颖, 何巍巍
2021,12(4):12-24. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2021.04.02
[摘要] (1361) [HTML] (0) [PDF 1.57 M] (3265)
摘要：
传统的空域理论方法面临交通密度快速增长、空域管制对象复杂多类异构等一系列问题，研究空域数字化建模，发展出新的空中交通四维时空框架，在此基础上开展全新的空域与空中交通流量协同管理是当前的迫切需要。本文聚焦包括平面格网模型以及空域空间格网模型的空域网格化方法的总结，并对空域网格化方法的空管应用研究进行综述，在此基础上，对空域网格化及数字化研究重点及发展趋势进行综合分析。本文研究能够为空域网格化及数字化理论与应用的可持续发展提供科学指引。
高性能螺旋桨优化设计
王策, 唐正飞, 罗建
2018,9(4):585-591. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2018.04.017
[摘要] (598) [HTML] (0) [PDF 2.25 M] (3257)
摘要：
无人多旋翼飞行器使用的桨叶以固定翼螺旋桨为主,但其气动环境与固定翼不尽相同。使用逆向重 构技术对原始桨叶进行参数化建模,并基于CFD数值计算技术对参数化基准模型的扭转角分布规律和叶型积 叠方式在垂直飞行状态下进行优化设计。结果表明:在功率允许范围内,桨叶在悬停状态下的效率有了较大 提升。
复合材料螺旋桨结构多目标优化设计
张碧辉, 李喜乐, 周波
2018,9(1):77-83. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2018.01.010
[摘要] (1817) [HTML] (0) [PDF 2.40 M] (3220)
摘要：
在螺旋桨桨叶结构设计的工程实践中,减轻重量和增加扭转刚度是两个主要目标,而复合材料的应用增加了螺旋桨结构的可设计性。以某复合材料螺旋桨为例,基于有限元方法,以桨叶的复合材料铺层数量与铺层角度为优化设计变量,以螺旋桨桨叶强度、弯曲刚度为约束条件,采用快速非支配遗传算法(NSGA-II)对该复合材料螺旋桨进行多目标优化设计。得到了关于两个目标函数的帕累托解集,即综合考虑桨叶质量与扭转刚度两个指标的最优设计参数集。本文为复合材料螺旋桨的结构设计提供了一种有效的思路。