微型飞行器飞行控制问题研究进展

微型飞行器(MAV)是飞行器的一个新兴发展方向,其飞行控制问题是MAV研究中最具挑战性的关键技术问题。对MAV飞行控制系统的结构及其特点进行了归纳和评述,分析了国内外MAV飞行控制系统的研究现状,对其中的一些关键技术问题进行了讨论,包括飞行控制方案、机载传感器、控制算法以及控制器设计方法等内容。     

载人登月着陆窗口与定点返回轨道耦合设计

对于月面中高纬度着陆且定点返回地球中高纬度着陆场的载人登月任务而言,月面着陆窗口与定点返回轨道设计存在耦合关系,这是工程任务面对的关键技术之一。针对任务背景及约束条件,建立月面着陆窗口与定点返回轨道求解数学模型;通过数值求解着陆窗口与返回轨道参数规律,并从空间几何关系分析耦合机理;以2025年载人月面虹湾探测为例,给出了着陆窗口与定点返回轨道求解流程及验证算例。计算结果经商业软件STK校验正确,表明该方法是一种简捷精确的载人登月任务规划方法,可在未来载人登月工程任务规划时直接使用。     

混合EMS型磁浮列车的悬浮磁铁设计与分析

研究适用于EMS型磁浮列车的全尺寸电磁永磁混合悬浮磁铁的设计问题。通过比较永久磁铁的不同安装位置的影响,给出混合磁铁的结构方案。根据混合磁铁吸力公式,得出只有在永久磁铁矫顽力大于一定值时利用混合磁铁才能减小悬浮能耗。分析了混合磁铁的设计要求,研究满载起浮、稳态悬浮、空载吸死三种典型情况下对电磁线圈窗口高度的约束,得出混合磁铁的优化设计参数。最后利用Ansoft有限元磁场分析软件对钕铁硼永磁材料的拼装影响进行分析,给出校正后的悬浮磁铁设计结果。     

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。     

YHFT-DX处理器全定制EDA技术的开发与应用

在YHFT-DX处理器的研制中,研究并实现了多项支撑全定制设计的EDA技术。针对全定制设计的功能验证,研究并实现了层次式功能模型自动提取技术,能够将晶体管级网表转化为等效的RTL级网表。研究并实现了晶体管级混合时序分析方法,可自动分析全定制设计的延时,并采用多线程并行的方法获得了约10倍左右的速度提升。为提高模拟结果分析的效率,开发了一个延时提取的工具Aimeasure。开发了两个信号完整性分析工具PNVisual和NoiseSpy,分别用于全定制设计的IR-Drop分析和噪声分析。上述技术已在YHFT-DX处理器的设计中得到了广泛应用,有效提高了全定制设计的效率与质量。     

三维模型大尺度坐标测量辅助设计与评估方法

针对大尺度产品三维模型坐标测量信息缺乏和面向任务坐标测量结果质量评价困难的问题,引入新一代产品几何量技术规范(GPS),提出了基于CATIA二次开发技术的坐标测量辅助设计方法,设计了CAD与CMM集成的XML数据结构,建立了坐标测量数据的UML模型;实现了符合新一代GPS要求的测量方案脚本化描述,开发了部分数据处理算法;提出了基于Monte Carlo方法的坐标测量不确定度评估方案和流程。基于以上技术开发了基于三维模型的大尺度坐标测量设计与评估系统并应用于飞机装配中的部件位姿测量,结果表明,设计的测量方案能够满足飞机柔性装配对接的要求,验证了上述方法的有效性。     

返回舱着陆工况对着陆冲击特性的影响

返回舱着陆工况对冲击响应特性有很大影响。建立了返回舱着陆冲击仿真分析模型,并利用已有试验数据对模型进行验证。通过显式非线性动力学分析方法模拟了返回舱着陆冲击过程,利用正交试验设计法进一步分析了返回舱着陆工况相关参数对冲击响应特性的显著性影响情况及其规律。结果表明:竖直速度、俯仰角、侧倾角及其因子间的交互效应对最大加速度的影响显著,水平速度和滚动角的影响作用不显著。这些结论可为返回舱地面相关试验和结构分析设计提供参考。     

地月转移轨道设计的改进微分校正方法

地月转移轨道设计是探月关键技术之一,微分校正法是公认的解决非线性迭代问题的有效方法。针对探月任务中地月转移轨道设计精度高、计算速度快等要求,提出一种改进的微分校正快速设计方法。该方法基于DE405/LE405星历数据下日、地、月和地球J2项摄动真实轨道动力学模型,推导了近月点和入轨点设计参数偏导数关系,在积分轨道状态量的同时积分微分校正矩阵,用积分得到的准确微分校正矩阵求逆,快速迭代得到轨道设计结果。仿真结果表明,利用该方法设计地月转移轨道收敛速度远优于同等精度动力学模型—序列二次规划算法。     

无人机自驾仪硬件加固方案设计与可靠性分析

自驾仪是无人机实现自主飞行与自主完成各项任务的核心器件。现有商用无人机自驾仪大多没有进行硬件加固,直接用来执行重大任务时有一定风险。通过分析可知自驾仪组成模块中对安全性和可靠性影响最大的模块为控制解算器。根据逐步提高的容错需求,使用复位器、计数器、反相器、选择器等简单器件以及在芯片内部添加简单代码,分别设计了单机复位加固方案、双机热备加固方案、硬件切换和软件切换双机互备加固方案。重点研究了加固方案的可靠性随时间的变化关系,并进行了对比分析。对加固方案的工作机制进行了模拟,分析了这些方案在处理故障时的系统异常输出时间等容错特性。计算表明,这些加固方案可以显著提高系统的可靠性,其中双机互备加固方案的可靠性最高。该研究对于指导高可靠性自驾仪设计时在容错效果与复杂度、成本等方面进行折中具有较大的参考意义。     

摆线齿准双曲面齿轮齿面主动设计

为预控双面法加工的摆线齿准双曲面齿轮的啮合性能,用大轮理论齿面展成与之共轭的小轮共轭齿面,将小轮共轭齿面沿啮合线方向和接触迹线方向分别进行修形,得到满足预置传动误差曲线以及接触印痕的目标齿面,计算出目标齿面与小轮理论齿面的法向偏差。建立以小轮加工参数调整量为变量,小轮两侧齿面与目标齿面法向偏差平方和最小为目标的优化模型,并采用序列二次规划算法求解该模型。以某高速车桥齿轮副为例进行验证,结果表明:加工参数调整后小轮两侧齿面与各自目标齿面的最大法向偏差分别为-4.7μm和-4.67μm,两侧啮合转换点传动误差与预置值分别相差6.67%和4%,两侧接触迹线最大偏差分别为0.275mm和0.177mm,基本符合预置条件。