振动矩形机翼非线性绕流数值研究

发展了可用于模拟包含运动边界的非定常流动的数值方法。该方法采用非结构动网格技术并构造了一种MUSCL类型有限体积格式,求解考虑了动网格效应的三维非定常Euler方程。非结构网格的变形运动由弹簧近似技术实现。用上述方法计算了作正弦振动的矩形机翼非线性绕流,计算结果与实验结果吻合,得到了流体运动与固体运动耦合的非线性流动特性。计算表明,该数值方法具有较好的精度和可靠性,完全可用于气动弹性或其他流固耦合问题的数值模拟。     

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.     

动态滑翔运动建模、机理分析与航迹优化

信天翁凭借动态滑翔的飞行技巧从梯度风中获取能量,从而在几乎不拍翅膀的情况下进行长时间、长距离飞行,这种技巧应用于小型无人机上可拓展其完成任务的能力。基于飞行器动力学对梯度风场中的无人机运动方程进行推导和简化处理;利用简化的运动方程,分别从非惯性参考系中的动能定理和机械能变化的角度,对动态滑翔获取能量的机理进行分析;利用微分平坦法,以最小平均控制输入变化率为目标函数,对徘徊模式和平移模式的动态滑翔航迹进行优化计算。分析结果表明:逆风爬升、顺风下滑是动态滑翔基本获能方式。优化结果表明:控制输入变得更加平滑,甚至出现阶段性的常值,使得控制更加简化;徘徊模式下,当风梯度作为决策变量时,优化过程可在[0,0.5 s-1]的区间上找到使得目标函数值最小的风梯度;平移模式下,目标函数值在该区间上单调递减。     

超燃冲压发动机燃烧室燃料喷注及其内流场的数值模拟

基于三维N-S方程,利用有限差分数值离散方法,对考虑了燃料喷注和凹腔结构综合影响的某超燃冲压发动机燃烧室模型的内流场进行了数值模拟,与实验流动图谱进行了定性比较,并进一步探讨了燃料喷注过程的非定常特性以及凹腔结构对流动的影响。研究表明:本文数值模拟的稳态时刻流场与实验流动图谱相似;数值结果捕捉到了横向喷注燃料沿下游运动并向凹腔扩散的非定常动态变化的规律。     

采用改进Sage-Husa自适应滤波的运动目标三维定位方法

提出不依赖于测距信息,利用两架基于视觉的无人机对运动目标进行三维交会定位的方法。采用多模型交互方法实现在不预知目标运动模式的条件下对运动目标的实时定位;采用改进的Sage-Husa自适应滤波算法,综合协方差匹配技术和正定性判断,提高了定位精度。为评估这些方法的性能,模拟真实观测条件进行仿真。结果表明,提出的方法可以实时对运动目标的三维坐标进行估计。改进的Sage-Husa自适应滤波算法可以显著提高定位精度,在90°观测夹角下,平均估计误差从27.13 m降低到14.62 m。仿真研究了两无人机观测夹角对定位的影响,结果表明:过小的夹角不利于定位精度的提高;较大的夹角对无滤波定位方法有较好的效果,但对基于改进的Sage-Husa自适应滤波算法的定位方法影响并不明显。     

不确定环境下无人机区域目标搜索及载荷参数影响

针对不确定环境下无人机区域搜索问题,建立了实时探测更新的搜索方法,提出了机载光电载荷参数优化配置策略。建立了基于二维离散网格的无人机区域搜索模型,采用概率地图描述目标信息的实时获取与更新;引入不确定度指标、目标网格的重访和网格探测次数控制,建立搜索目标函数;建立了基于粒子群算法的搜索路径滚动优化方法;通过对任务区域平均探测时间步数和误判概率的估计分析,建立了机载光电载荷参数优化配置策略。使用蒙特卡洛方法验证了区域搜索方法的有效性和光电载荷参数配置对搜索效率、误判概率的影响。     

无人机粉碎机 ——硬杀伤式反无人机蜂群关键技术解析

无人机"蜂群"作战模式对部队野战防空和要地防空提出了全新挑战,迫切需要尽快构建低成本预警反应和打击拦截一体化联合防御体系。针对单一手段难以有效对无人机蜂群进行拦截的难题,本文提出一种多层反无人机蜂群拦截体系:远程高性能对高价值、中程面杀伤对多数量、中近程可重复对低成本、近程多样化手段相结合,具有时空分工,紧密衔接的远/中/中近/近程协同拦截体系。其中,中近程是硬杀伤的关键阶段,目前还没有成熟的成本对称的硬杀伤方案。2019年10月,外媒报道了一种"无人机粉碎机"硬杀伤反无人机系统,该系统采用无人机以直接碰撞的形式对低、小、慢无人机目标进行直撞击,以达到拦截入侵无人机的目的。本文对此拦截系统的组成、关键技术、指标参数进行分析,指出其工作方式和在反蜂群体系中可发挥的作用。     

基于动网格的翼型设计优化

针对传统基于代理模型的翼型优化的缺陷,提出采用基于动网格的翼型优化;针对基本Hicks-Henne方法后缘不光滑情况进行了改进;采用自编程序实现动网格生成,通过集成商业软件Pointwise和CFD计算软件Fluent完成边界条件生成和流场解算,并实现上述程序和软件间的数据交互和自动化,整个优化流程在iSIGHT平台下执行,优化算例表明基于动网格的翼型优化方法能大幅提高翼型性能,节省大量的重复性操作,增加优化结果的鲁棒性和可信度,是翼型优化中的一种有效方法。     

高空长航时太阳能飞机研究进展与技术挑战

高空长航时太阳能飞机是当前的前沿热点方向,可实现月量级的长期驻空,并形成“时间持久+区域保持”的新型应用能力。系统总结了高空长航时太阳能飞机三阶段发展历程,包括初期探索阶段、快速发展阶段、实用能力验证与应用示范阶段,重点阐述国外典型发展计划,深入分析气动布局设计、储能电池、高空推进、大尺度结构、飞行控制等面临的主要技术挑战,并提出重点攻关方向建议,为高空长航时太阳能飞机创新发展提供参考。     

塞式喷管高度特性的 CFD 研究

采用NND2M差分格式 ,从考虑k-ε湍流模型的理想气体三维薄层近似NS方程出发 ,对塞式喷管内外流场以及比冲随高度变化特性进行了数值研究 ,得到了较为准确的结果。计算表明 ,塞式喷管的低空性能明显优于传统喷管 ,NND2M差分格式及相应计算软件适合于模拟复杂喷流流场 ,可用于塞式喷管发动机的研究中。