平流层飞艇抗风场干扰CUKF算法设计与应用

为了提高风场干扰环境下飞艇的导航精度,研究飞艇抗风场干扰导航算法。在建立风场干扰条件下飞艇速度误差约束模型的基础上,设计抗风场干扰的约束Unscented卡尔曼滤波算法。首先确定风场干扰条件下飞艇的速度误差约束量,将该约束与Unscented卡尔曼滤波算法相结合,对速度误差进行估计和补偿,以减小风场对飞艇定位精度的影响;然后证明该算法的状态估计量不仅是无偏的,而且协方差小于标准UKF的协方差;最后将提出的算法应用于捷联惯导/天文/合成孔径雷达组合导航系统中进行仿真验证,并与自适应扩展卡尔曼滤波和抗差自适应UKF算法进行比较,结果表明：提出的约束UKF算法的滤波性能明显优于自适应EKF和抗差自适应UKF算法,能够有效抑制风场对飞艇定位精度的影响,提高飞艇的导航定位精度。     

Φ200高超声速风洞调试和流场校测

介绍了新近建成的马赫数为2.5～7.0的Φ200mm 高超声速风洞(Φ200 Hypersonic Wind Tunnel,HWT-200)调试情况及空风洞流场校测结果.调试校测结果表明,风洞的总温、总压、运行时间等参数完全达到了设计要求,顺利实现了宽马赫数范围下的超声速/高超声速运行;本风洞有较大的实验段流场均匀区,各流场的马赫数均方根偏差全部达到GJB(1179-91)的合格指标,一部分达到了先进指标.风洞运行时间不少于20s,是一座参数范围较宽、运行成本较低、维护方便、可用于空气动力学教学试验和基础性科学研究的设备.     

面对称运载火箭优势面滚转迎风技术

针对面对称运载火箭飞行中俯仰、偏航通道控制力不匹配问题,提出通过姿态滚转控制调整迎风面以减小最大飞行摆角的控制技术,称为滚转迎风(bank-to-wind, BTW)技术。重点研究了BTW控制的离线法,推导了BTW控制滚动程序角理论值的解析解,证明了该理论值的偏差与飞行姿态偏差是同阶小量。提出带权重的傅里叶级数拟合算法,对滚动程序角进行修正,以符合工程应用的可行性。开展六自由度飞行动力学仿真,分析BTW控制对控制力、飞行气动载荷和滚动程序角跟踪品质的影响,验证BTW控制的有效性。比对不同拟合基频的仿真结果得出结论:拟合频率过高将影响控制品质,从工程应用角度看滚动程序角的“光滑性”比“拟合性”更重要。     

乘波构型优化设计与实验

乘波构型是高超声速飞行器高升阻比气动布局设计的重要参考外形之一,设计中需要综合考虑升阻比、容积率和容积等要求.本文开展了锥导乘波构型的参数化建模设计,采用改进的多目标遗传优化算法,完成了以升阻比、容积率和容积为多目标的乘波构型优化设计;在KD-01高超声速炮风洞中完成了不同攻角缩比模型的气动力实验,并同CFD计算结果进行了比较分析.结果表明:优化设计外形具有良好的升阻比,且在一定攻角范围内升阻比较高,数值模拟和实验分析基本吻合.研究结果可为高超声速滑翔式飞行器的设计提供参考.     

城市微小尺度风场的数值模拟

利用一个三维气象模式对城市建筑周围风场进行了数值模拟,并与相应的实验结果进行比较,结果表明该数值模拟方法可以精细地反映建筑物周围的流场特征。     

飞控系统风洞虚拟飞行试验评估指标与评估要求

为明确风洞虚拟飞行试验能够评估的飞控系统性能,并为风洞虚拟飞行试验评估方法设计做出铺垫,针对风洞虚拟飞行试验特点,提出了风洞虚拟飞行试验能够评估的飞行性能指标及飞行品质指标,比较了风洞虚拟飞行试验与半实物仿真和飞行试验的评估能力差异;仿真分析了风洞虚拟飞行试验特点会造成的风洞虚拟飞行试验与自由飞行的评估结果差异;从试验、数据处理、性能评定等方面,提出了评估这些指标对风洞虚拟飞行试验评估方法的具体要求,并比较了它与半实物仿真和飞行试验的评估要求差异。     

风速传感器在风幕机改进中的应用研究

从节能降耗角度探讨了对风幕机进行改进的必要性 ,通过计算分析确定了风速为系统改进所要考虑的主要环境因素 ,研究了利用热电式风速传感器和变频器实现系统智能化改进的可行性。     

准零风层新型临近空间浮空器区域驻留性能

以基于平流层底部的准零风层风场进行区域驻留的新型临近空间浮空器为研究对象,介绍了其工作原理和系统组成。通过建立动力学模型、高度调控模型和能源模型,分析浮空器在基于飞行速度约束和基于南北范围约束两种工作模式下的区域驻留能力,并讨论浮空器在这两种工作模式下的动态能源特性。对长沙地区风场环境的研究结果表明,相对于无控自由飞行状态,浮空器在两种工作模式下均可实现100 km直径范围的长时驻留,基于飞行速度约束工作模式对能量的消耗更低。     

改性 C／C 复合材料快速制备与抗烧蚀性能考核

采用液相浸渍法结合反应熔渗法快速制备了改性C/C复合材料,研究其微观组织及在氧乙炔焰和高频等离子体风洞环境中的烧蚀行为。结果表明：改性C/C复合材料主要含有HfC、ZrC、TaC等高熔点陶瓷改性相,其密度为3.83g/cm3,开孔率仅为4.71%。氧乙炔焰烧蚀360s后,改性C/C复合材料表面形成一层主要由HfO2、ZrO2、Ta2O5组成的致密氧化物层,材料的线烧蚀率为0.00518mm/s。使用高频等离子体风洞考核改性C/C复合材料球头模型,在热流量3.5MW/m2、驻点温度2293℃的条件下考核180s后,模型表面生成致密光滑的氧化物保护层,与基体结合牢固,模型形状及尺寸无明显改变,去掉氧化物后测得其线烧蚀率为0.00172mm/s。     

风对火箭助飞鱼雷入水点散布影响的仿真分析

火箭助飞鱼雷具有反应快、射程远、命中概率高等特点,对于提高水面舰艇部队反潜能力具有重要作用。作战海域气象环境因素对反潜作战的影响巨大,能否充分利用海洋环境条件,关系到搜潜器材能否及时、有效地发现潜艇目标,以及使用攻潜武器对目标实施准确打击。针对火箭助飞鱼雷攻潜实际过程,建立其入水点的散布误差模型和入水位置解算模型,并仿真分析作战海域的风环境因素对火箭助飞鱼雷入水点的影响。