飞机结冰气动参数综合检测方法研究

飞机在飞行过程中会遭遇结冰问题,对飞机安全造成严重危害。通过检测飞机结冰参数,改变飞机控制律的方法,将成为解决飞机结冰问题的重要手段之一。通过引入飞机结冰参数模型,并定义两种不同严重程度的结冰情况下的结冰严重因子随时间变化曲线。分别介绍了利用H∞参数识别方法检测"时不变"与"时变"结冰气动参数,并将两种方法综合起来仿真计算。从而利用两者的优点,可以解决飞机结冰参数在线识别困难的问题。仿真计算结果达到满意的效果,对于减少检测方法的延时问题十分有效。     

基于转置卷积神经网络的翼型结冰冰形图像化预测方法

结冰问题严重影响飞机飞行安全,结冰智能预测是飞机智能防除冰系统设计和安全设计的重要依据和支撑。为解决复杂冰形在翼面同一位置的法线方向冰形厚度存在多值的问题,提出基于转置卷积神经网络的翼型结冰冰形图像化预测方法。设计预测模型的神经网络结构、损失函数、数据规范等,直接将影响飞机结冰的飞行和大气条件作为输入,以灰度化的冰形图像作为输出。基于NACA0012翼型,通过数值模拟方法生成冰形数据集,同时利用风洞试验结果对数值模拟方法进行验证,以确保生成数据的可信度。构建以飞行速度、温度、液态水含量、平均水微滴直径和结冰时长5项参数作为输入的预测模型,并进行仿真训练和验证。仿真结果表明:所提翼型结冰预测模型不仅能够快速预测翼型冰形,而且在冰体轮廓、结冰上下极限、冰角位置、结冰厚度等主要特征方面也与数值计算结果符合较好。     

回归型支持向量机的机翼结冰冰型预测

飞机结冰严重威胁着飞行安全。针对机翼结冰冰型预测时不确定性因素较多、难以准确预测的问题,提出了一种基于回归型支持向量机的机翼结冰冰型预测方法。在建立冰型模型的基础上,利用回归型支持向量机(Support Vector Regression,SVR)获得冰型多项式系数,从而预测出相关飞行条件和大气条件下的冰型。仿真结果表明,该方法具有较好的预测能力,可以及时提供可靠的结冰信息,为保证结冰条件下的飞行安全提供了保障。     

基于最大熵谱估计验证战术导弹的气动模型

现代谱估计方法是验证系统仿真模型的有效方法。战术导弹飞行试验的遥、外测数据记录了大量的过程参数,可以利用这些参数进行气动力和气动力矩的计算,与飞行试验过程参数进行分析比较。应用最大熵谱估计检验导弹的气动力和气动力矩模型的可信性,可以给出定量的结果。文章给出的方法可以作为战术导弹气动参数模型研究的一种辅助手段。     

高超声速滑翔导弹气动参数自适应跟踪建模

针对高超声速滑翔导弹跟踪中状态模型构建问题，研究基于制导变量变化规律的气动参数建模方法。对气动参数进行分析，指出传统建模方法的缺点。在假设制导变量服从一阶时滞过程的前提下，利用线性化的气动系数推导气动参数模型，通过分析不同飞行状态下的模型变式，证明模型对目标机动具有自适应性。对模型中未知参数的取值问题进行讨论，实现模型与飞行状态的自适应匹配。仿真结果表明：当目标发生机动时，所提模型性能明显优于传统模型。同时，在不同滤波器参数条件下的仿真结果进一步证实了模型的有效性。     

用于战术导弹气动参数辨识的输入设计研究

为了研究h=8 km,Ma=2条件附近导弹飞行试验中输入设计对气动参数辨识精度的影响,验证气动力模型的有效性,以方波信号为基础设计了3种开环舵偏指令。通过开环飞行弹道仿真试验,采用递推最小二乘法,对多项式非线性气动力模型中的气动参数进行了辨识。气动参数辨识结果表明,单级方波,偶极方波,"211"多级方波3种输入用于气动参数辨识是可行的,辨识精度是可接受的,辨识所用的纵向三自由度气动力模型是有效的。     

基于飞行仿真的近地告警包线计算

TSO-C151b标准中近地告警包线为通用模型设计,未结合飞机的自身特性。为精确给出飞机过大下降速率告警包线,通过结合飞机自身气动特性和操纵特性,分析告警机理,建立飞机六自由度仿真程序。依据飞机发动机数据、气动力数据、质量特性数据等,建立仿真模型及操作程序,实时模拟飞机各舵面的操作响应过程,以及飞机的运动姿态和飞行轨迹,计算飞机在不同下降速率时拉起的损失高度,设计近地告警包线。实际试飞数据验证了模型设计合理,计算结果准确。同时,将仿真计算得出的告警包线与TSO-C151b对比,给出适用于飞机的近地告警包线使用建议,保证飞机飞行安全。     

部分参数不确定线性系统的鲁棒控制

本文研究了部分参数不确定的线性系统在有界能量噪声作用下的控制问题,即参数鲁棒性控制问题。具有准确模型的飞机在不准确气动参数信息条件下的飞行控制就是一个典型例子。我们先把它简化为一个带正参数的Ｈ∞控制问题,然后采用Ｊ无损分解方法,推导了调节问题的可解性条件和动态反馈控制器的全部显式通解。     

基于鲁棒H_∞控制的无人机纵向自动驾驶仪设计

针对传统增益调度技术在许多无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)应用中存在的昂贵和耗时的缺点,通过某型固定翼无人机的6自由度非线性模型,在已知气动系数、飞机转动惯量和推力系数的情况下,利用雅可比线性化方法从6自由度非线性模型推导出线性变参数(linear parameter varying,LPV)飞机模型。应用张量-乘积(tensor product,TP)模型变换方法将无人机纵向非线性参数依赖的LPV模型变换为TP型凸多面体模型形式,将增益调度输出反馈鲁棒H∞控制器设计方法应用于所得到的TP凸多面体模型,设计了常规固定翼无人机的鲁棒增益预测自动驾驶仪飞行控制系统。在MATLAB SIMULINK环境下对该控制系统进行了全六自由度的飞行器仿真试验,结果表明闭环控制系统具有良好的指令跟随性和干扰抑制能力,在定义的飞行包线范围内具有较好的稳定性和鲁棒性,验证了所提出的飞行控制系统设计方法的有效性。     

高超声速滑翔目标多层递阶轨迹预测

为给高超声速滑翔目标态势与威胁评估、拦截防御等提供先验知识,提出一种多层递阶轨迹预测方法。该方法借鉴多层递阶预测理论对预测模型进行随机补偿,将轨迹预测问题分解成气动参数和模型误差的混合预测以及在此基础上对目标轨迹的预测。方法首先利用气动参数增广状态向量进行动力学建模,对气动参数和模型误差进行混合估计,根据参数估计值进行时间序列预测。然后,在参数预测的基础上,利用动力学模型积分预测目标轨迹。仿真设计了2种有规律的飞行模式仿真场景,分析跟踪与预测时间对预测精度的影响,结果表明算法具有稳定可靠的轨迹预测能力。     

基于0-1分辨矩阵的集群探测盲区判定

针对航空集群协同反隐身探测盲区的识别判定问题,在多种编队构型下的集群协同探测仿真结果的基础上,运用属性的0-1分辨矩阵方法进行识别,对于连通的区域,建立相关模型,求得允许目标通过的最小宽度,将建立的模型应用到模拟作战中,仿真结果验证模型的正确性和合理性。结论表明,航空集群协同横向探测盲区可视为探测区下的保护区;纵向探测盲区则视为连通区域;斜探测盲区的判定,则依据通道倾斜角、通道长度和宽度的比值而定。     

反潜巡逻机双机协同鱼雷攻潜作战仿真研究

反潜巡逻机双机协同鱼雷攻潜,是航空反潜作战的重要样式之一。根据巡逻机的技战术性能,首先研究了巡逻机双机协同鱼雷攻击方法中的投雷数量、投雷阵位和投雷时间间隔等问题;然后,结合反潜作战过程,给出投雷参数解算方法;最后,以命中概率为双机协同鱼雷攻潜作战效能的评估指标进行仿真计算,并对仿真结果进行了分析,为作战运用提供参考依据。     

粒子群算法的弹道参数辨识方法

提出一种基于粒子群算法的航空武器气动参数辨识算法,该算法采用粒子群算法计算航空武器气动参数分段函数的分段边界点马赫数值,在此基础上采用实数编码遗传算法计算分段函数的多项式系数.采用该算法进行某型炸弹阻力系数辨识计算,计算结果表明:该算法可行,且计算的阻力系数精度高.计算结果已成功应用于某型航电火控系统的设计中.     

高超声速伸缩翼变形飞行器轨迹多目标优化

针对高超声速条件下变形技术的应用模式，对具有伸缩翼的组合式飞行器滑翔弹道进行了多目标优化研究。介绍了伸缩翼的变形模式，给出了不同变形状态下的气动特性；建立了三自由度滑翔轨迹动力学模型和伸缩翼前缘热流计算模型；采用MOEA/D多目标优化算法，以变形条件和飞行攻角为设计变量、以最大射程和最小翼前缘总吸热量为目标函数，进行了多目标优化计算。优化结果表明，MOEA/D计算得到了相对均匀分布的Pareto最优解集，将伸缩翼外形与无变形外形相比，飞行器滑翔段射程得到了显著提高，同时伸缩翼前缘总吸热量有明显的降低。     

临近空间大气环境建模及其对飞行器影响

临近空间飞行器在大气层飞行的过程中，其飞行状态和工作性能会受到大气环境的影响。首先对临近空间大气的宏观变化和扰动类型进行了简要介绍，建立了基于国军标的中国地区平稳风模型和基于概率的最恶劣阵风模型，并研究了风场变化特性和阵风幅值变化规律，最后仿真分析了大气风场对飞行器弹道的影响。仿真结果表明：大气风场对飞行器的落点散布有显著影响，并且其影响结果与当地平稳风的长周期变化有关。     

利用Unity3D引擎实现某飞行器攻防对抗仿真

为了实现某飞行器攻防对抗的可视化仿真，利用可视化模型数据库构建技术，构建了全尺寸、高沉浸感、多视角的可视化仿真环境。利用Unity3D引擎的脚本技术，实现了导弹尾焰、大气云层、爆炸冲击波、视点跟随等特效与功能。该平台使用C＃和Unity3D引擎进行开发，实现了攻防双方参数设置、计算数据和图表输出、仿真画面输出等功能，并能在多次仿真后，对不同的参数进行统计分析。该平台具有较好的扩展性，能够逼真再现飞行器的攻防对抗过程。结果表明，对于需要不断修正数学模型以逼近真实的攻防对抗过程，每次修正都能立即通过可视化平台查看、验证模型修改对攻防对抗过程带来的影响，对飞行器的设计、作战使用具有一定的参考价值。     

中口径舰炮对空闭环校射

首先建立了中口径舰炮武器系统对空闭环校射数学模型,比较新颖地解决了波门指示、弹序判别、滤波方法、脱靶量的求取和预测以及漏测弹丸的措施等一系列问题,通过仿真模拟明显地提高了系统精度和命中率,并使其工程化嵌入某型航炮系统,在工程上得以实现     

基于支持向量机的战套器材组配决策研究

通过交叉验证找出影响战套组配的3个重要参数的取值,并构建飞机的战套器材组配决策模型,最后利用libsvm工具包对某型军用飞机的战套组配的可行性进行了分析。结果表明：基于支持向量机的战套器材组配决策是可行的。