基于鲁棒伺服LQR的结冰飞机纵向控制律重构方法

作者： 陈威   徐浩军   王小龙   裴彬彬   李哲   来源： 航空学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 纵向运动   飞机结冰   控制律重构   鲁棒伺服LQR   仿真验证  

描述： 由于防/除冰系统总会出现故障或者除冰不彻底,因此仅依靠防/除冰系统实现结冰条件下的安全飞行并非完全可靠,研究结冰后飞机控制律重构对飞机操纵安全和飞行安全极其重要。针对飞机的纵向运动建立了结冰影响模型和纵向动力学模型,采用鲁棒伺服线性二次型调节器(LQR)最优控制设计了飞机结冰后空中飞行纵向控制律,模拟了飞机在俯仰姿态保持模式下遭遇不同严重程度结冰后的动态响应特性,并与常规PID控制进行对比。结果表明,所设计的控制律能够有效改善结冰飞机的飞行性能和飞行品质,准确跟踪给定的俯仰角指令,且抗干扰能力、动态性能以及鲁棒性均优于常规PID控制。为飞机结冰后的重构控制问题和自动飞行控制,提供了新的思路。

大型飞机座舱温度控制系统控制律设计

作者： 任明波   王娟   李荣军   党亚   来源： 航空学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 座舱   解耦控制   PID   环境控制系统   温度控制  

描述： 大型飞机座舱温度控制系统具有温度控制非线性、强耦合、大迟滞性等特点,对控制律设计提出很高要求。根据系统设计要求,结合执行机构动作特性,提出了一种新型的座舱温度控制律。系统控制方案采用压气机出口温度控制、组件出口温度控制、座舱供气温度控制和座舱区域温度控制四级控制;压气机出口温度目标值根据大气环境温度确定,座舱供气温度目标值根据座舱区域温度控制误差确定,组件出口温度目标值根据座舱供气温度目标值中的最小值确定;使用专家比例一积分一微分(PID)控制方法设计各级温度控制器,温度控制器的设计融入了解耦控制算法和系统保护控制逻辑,控制周期由各级温度控制响应特性确定。系统地面试验与飞行试验结果显示,该座舱温度控制系统响应速度快,抗干扰能力强,控制精度高,满足系统设计要求。

鸭式飞机矢量喷流对大迎角气动特性的影响

作者： 魏中成   王海峰   袁兵   李盈盈   来源： 航空学报 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 风洞试验   气动特性   鸭式布局   矢量喷流   大迎角  

描述： 针对单发鸭式布局飞机,通过低速风洞试验,研究了矢量喷流对飞机大迎角气动力的影响特性。研究结果表明:发动机喷口直径变大使得飞机大迎角升力和阻力系数增加,并产生低头力矩系数。喷流使得飞机大迎角升力和阻力系数明显增加,并产生低头力矩系数;大喷口状态喷流影响比小喷口状态高50%左右。发动机喷管上/下偏转时,矢量喷流对飞机上下表面气流诱导不对称,喷管上偏减小升力和阻力系数、产生抬头力矩系数,喷管下偏增加升力和阻力系数、产生低头力矩系数,且喷管下偏影响明显比上偏大。在此基础上,基于数值模拟结果对喷流与飞机主流的相互作用机理进行了分析。

基于机器学习的航空器进近飞行时间预测

作者： 叶博嘉   鲍序   刘博   田勇   来源： 航空学报 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 空中交通管理   机器学习   特征重要度   随机森林   进近飞行时间预测  

描述： 空域飞行的8类因素和17个重要特征。以航空器在进近飞行时间为标签,基于提出的重要特征,采用岭回归、支持向量机、随机森林和神经网络算法,建立了4种基于机器学习的航空器进近飞行时间预测模型。以南京进近为实例

鸭式飞机矢量喷流对大迎角气动特性的影响

作者： 魏中成   王海峰   袁兵   李盈盈   来源： 航空学报 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 风洞试验   气动特性   鸭式布局   矢量喷流   大迎角  

描述： 针对单发鸭式布局飞机,通过低速风洞试验,研究了矢量喷流对飞机大迎角气动力的影响特性。研究结果表明:发动机喷口直径变大使得飞机大迎角升力和阻力系数增加,并产生低头力矩系数。喷流使得飞机大迎角升力和阻力系数明显增加,并产生低头力矩系数;大喷口状态喷流影响比小喷口状态高50%左右。发动机喷管上/下偏转时,矢量喷流对飞机上下表面气流诱导不对称,喷管上偏减小升力和阻力系数、产生抬头力矩系数,喷管下偏增加升力和阻力系数、产生低头力矩系数,且喷管下偏影响明显比上偏大。在此基础上,基于数值模拟结果对喷流与飞机主流的相互作用机理进行了分析。

基于机器学习的航空器进近飞行时间预测

作者： 叶博嘉   鲍序   刘博   田勇   来源： 航空学报 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 空中交通管理   机器学习   特征重要度   随机森林   进近飞行时间预测  

描述： 空域飞行的8类因素和17个重要特征。以航空器在进近飞行时间为标签,基于提出的重要特征,采用岭回归、支持向量机、随机森林和神经网络算法,建立了4种基于机器学习的航空器进近飞行时间预测模型。以南京进近为实例

飞机冲压空气涡轮系统的动态特性分析

作者： 夏天翔   卢岳良   柯兵   来源： 航空学报 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 风洞试验   系统模型   多学科仿真   冲压空气涡轮   动态特性  

描述： 冲压空气涡轮是飞机能源失效时使用的关键应急系统。首先依据冲击空气涡轮(RAT)工作原理确定其物理架构;然后对涡轮部件、能源转换装置、展开装置和展开随动机构等4个主要部件进行力学分析,建立各部件的力学方程组。依据该力学方程组,建立涉及力学、液压、刚体动力学的多学科冲压空气涡轮系统模型。使用该模型仿真了某真实系统在不同工况和设计参数下的动态特性,研究了关键设计参数对系统性能的影响,为冲压空气涡轮系统正向设计提供依据。最终,某型冲压空气涡轮系统风洞试验数据验证了所提系统模型的准确性。

融合多传感器数据的发动机剩余寿命预测方法

作者： 任子强   司小胜   胡昌华   王玺   来源： 航空学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 极大似然估计   复合健康指标   剩余寿命预测   线性维纳过程   贝叶斯参数更新  

描述： 针对基于单一传感器数据的剩余寿命预测方法存在数据利用率低和预测精度不高的问题，论文提出了一种融合多传感器数据的发动机剩余寿命预测方法。首先将多个传感器数据融合成一个复合健康指标来表征发动机的退化性能，采用线性维纳过程对复合健康指标进行退化建模，通过极大似然估计方法确定模型参数，进而得到发动机的预测寿命。为了确定融合系数，提出了一种利用真实寿命与预测寿命的预测均方误差最小化的方法。融合系数确定后，基于训练发动机历史寿命数据，确定出模型参数的离线估计值；然后利用Bayesian公式，同时结合发动机的实时监测数据与参数的先验分布对模型参数进行实时更新，接着在首达时间的意义下推导出剩余寿命的概率分布，进而实现了发动机的剩余寿命在线预测。最后，选择商用模块化航空推进系统仿真数据集进行数值仿真实验，结果表明：相较于基于单一传感器的方法，论文所提方法能够提高剩余寿命预测的准确性，其剩余寿命预测的相对均方误差降低了2%左右。

飞机铆接件隐藏缺陷的远场涡流检测探头优化与试验

作者： 赵本勇   宋凯   宁宁   黄华斌   张丽攀   来源： 航空学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 铆接构件   屏蔽阻尼   远场涡流   沿边裂纹   无损检测  

描述： 远场涡流检测技术因检测深度深和检测结果可靠性高等诸多优点适合飞机多层金属铆接构件的快速检测。针对飞机铆接件铆钉孔沿边隐藏裂纹的原位检测，建立了多层金属铆接构件隐藏缺陷平面远场涡流检测有限元模型，对激励线圈内径、磁路结构以及屏蔽阻尼进行了仿真优化，研制了激励线圈和检测线圈均带组合屏蔽结构的传感器，采用激励-检测线圈环绕铆钉旋转扫描的方式，研究多层金属铆接构件铆钉孔沿边隐藏裂纹信号特征。仿真与试验结果表明：罐形磁芯聚磁效果是柱形磁芯的1.85倍，采用铝+铜组合屏蔽罩能够将远场区提前10 mm，检测线圈位于缺陷正上方时，检测信号的幅值和相位存在极大值，且极大值随着缺陷埋深的增加逐渐下降，研究成果可望用于指导飞机多层金属铆接构件的工程检测实践。

飞机冲压空气涡轮系统的动态特性分析

作者： 夏天翔   卢岳良   柯兵   来源： 航空学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 风洞试验   系统模型   多学科仿真   冲压空气涡轮   动态特性  

描述： 冲压空气涡轮是飞机能源失效时使用的关键应急系统。首先依据RAT工作原理确定其物理架构；然后对涡轮部件、能源转换装置、展开装置和展开随动机构等4个主要部件进行力学分析，建立各部件的力学方程组。依据该力学方程组，建立涉及力学、液压、刚体动力学的多学科冲压空气涡轮系统模型。使用该模型仿真了某真实系统在不同工况和设计参数下的动态特性，研究了关键设计参数对系统性能的影响，为冲压空气涡轮系统正向设计提供依据。最终，某型冲压空气涡轮系统风洞试验数据验证了本文系统模型的准确性。