Aerosonde全地形固定翼无人机发展与技术特点

为系统梳理和把握Aerosonde全地形固定翼无人机的发展历程及技术特点,从该型号系列无人机的研制历程、技术参数以及装备应用情况出发,对其光学侦察载荷、多燃油动力、弹射起飞、撞网回收等分系统的技术特点进行详细分析。结合同类型装备的发展与应用情况,提出若干发展启示,例如：持续发展和完善成熟可靠的无人飞行器系统研制;各分系统权衡设计完善的无人机飞行器这一系统工程;以应用需求作为装备技术路线选择的基础;建立系统持续的培训体系以保障无人机装备的推广应用;等等。     

飞行器动态滑翔的受力平衡状态

为了研究动态滑翔的物理本质,从受力平衡的角度出发,根据物理定律推导平衡方程,从数学上求解出方程解集构成的平衡曲线。以信天翁和某小型无人机在不同风梯度下滑翔为例对平衡曲线进行仿真。分析和仿真结果表明:平衡曲线是满足受力平衡的所有速度状态的集合,由上升和下降两个分支构成;上升分支只有当风梯度足够大时才存在,是动态滑翔的关键。     

经纬网络充气机翼构形特征与气动性能分析

将充气机翼应用于临近空间太阳能飞行器是具有创新性的设计概念。针对充气机翼构形特征和气动分析的相关问题,对构形特征进行分析和设计,并建立经纬网络充气机翼的模型;进一步运用数值方法,通过与标准翼型对比,分析二维充气机翼、三维经纬网络充气机翼的气动性能。数值分析结果表明,在设计的雷诺数条件下,充气机翼的气动性能相比于标准翼型有所降低。在此基础上,结合对流场结构和流动机理的研究,分析出导致充气机翼总阻力系数明显增加的主要原因是:充气机翼表面许多凹陷的局部区域所形成的涡结构,导致局部的摩阻有小幅的减小,但压差阻力大幅增加,最终使得总的气动性能有所降低。     

自由变形技术在RAE2822翼型优化设计中的应用

采用自由变形技术实现对RAE2822跨声速翼型表面的参数化,采用试验设计方法对设计参数进行计算流体力学数值模拟样本训练,最后采用Kriging代理模型和MIGA、NLPQL优化算法进行优化分析,将得到的优化变量进一步进行计算流体力学分析获得最后的优化结果。计算结果显示,自由变形参数化方法简单易行,可实现直接对网格的变形;优化的结果相比于原始翼型,升阻比增加了57. 2%,从而证明了本文方法的可行性和有效性。     

平面运动激波绕障碍物流动的非结构Euler解

用三角形非结构网格及有限体积法求解Euler方程 ,对运动激波跨越不同截面形状的二维障碍物绕流进行了数值模拟。计算结果给出了不同时刻各流场的复杂结构 ,该结构与实验结果一致。计算表明用非结构算法模拟复杂外形绕流具有简单、准确的特点 ,并能避免尖角处非物理结果的产生     

涵道螺旋桨气动特性数值模拟

以某涵道螺旋桨为研究对象,利用动量理论分析了孤立螺旋桨和涵道螺旋桨产生不同拉力的原因;同时利用SST k-ω湍流模型,采用三维Navier-Stokes方程,利用滑移网格模型,通过数值模拟分别计算了孤立螺旋桨与涵道螺旋桨的复杂流动,分析它们在不同转速下,拉力系数、功率系数和效率的差异。分析表明,加上涵道以后,有效抑制了螺旋桨桨尖涡,减少了能量损失。在相同转速下,总拉力系数增加23%,涵道螺旋桨的拉力系数与功率系数的比值比孤立螺旋桨的高出40%,效率显著提高,同时需用功率系数也略有增加,约0.05,结果与理论分析相吻合。     

超音速外流与塞式喷管形成的干扰流场数值模拟

从考虑了k ε湍流模型和双组分气体模型的三维薄层近似NS方程出发 ,采用高效ENO差分格式 ,数值模拟了超音速空气外流与塞式喷管燃气形成的内外流干扰流场。部分计算结果与国外文献相比一致。在此基础上论证了应用计算流体力学开展塞式喷管研究的可行性。     

SEAD场景异构无人机配置与任务规划联合优化方法

对敌防空压制(suppression of enemy air defenses, SEAD)场景是多无人机协同的典型应用,针对该场景特点,在任务规划问题基础上将各类型无人机数量也作为决策变量,充分表征目标、任务和无人机的多种约束,建立异构无人机编队路径问题模型。设计了双层联合优化方法求解该模型：上层设计了任务衔接参数指标,精确评估各类型无人机需求,指导无人机配置调整;下层设计了改进遗传算法,高效处理多类型约束并能结合无人机数量变化对任务方案进行精细调整;双层相互协调获得满足需求的无人机配置和执行方案。仿真结果表明,该方法可以在避免遍历无人机配置组合的前提下获得合理的无人机配置方案和高效可行的执行方案。     

激波诱导异质气体界面失稳的数值模拟

基于二维N-S方程,利用有限差分数值离散方法,对激波诱导异质气体界面失稳的现象进行了数值模拟,与文献中实验结果和计算结果进行了定性比较,并进一步分析了整个流动的非定常动态变化特性和非线性特征.研究表明,本文数值模拟的非定常流场图谱与文献中的实验结果和数值结果吻合较好;数值结果捕捉到了六氟化硫界面的演变过程及流场中复杂的波系结构.