检索结果-内蒙古大学图书馆

该文基于全局稳定性分析方法(Global Stability and Control Analysis Method),研究了利用Newton迭代法的飞机运动平衡面计算的连续算法,建立了飞机失速/尾旋运动大迎角动力学特性的计算方法和软件,利用数值求解六自由度动力学方程建立了飞机失速/尾旋运动数字仿真软件.在综合分析飞机处于失速/尾旋运动时的气动机理和特点基础上,基于飞机模型低速大迎角静态、动导数和旋转天平风洞实验数据建立了能够正确描述飞机失速/尾旋运动特性的气动力数学模型.利用全局稳定性分析方法,计算、分析了歼七Ⅱ和歼七E飞机在多种舵面操纵组合状态下的平衡面及其稳定性,利用六自由度动力学数字仿真计算对歼七Ⅱ和歼七E飞机的动力学特性进行了数字仿真.通过以上的计算和综合分析,获得了歼七Ⅱ和歼七E飞机失速/尾旋特性结果以及利用舵面\"三中立\"的尾旋改出方法.利用歼七E飞机缩比模型尾旋飞行试验结果验证了理论预测结果的正确性.获得的歼七E飞机失速/尾旋特性数据及尾旋改出方法已经被编入《歼七E飞机说明书》和《歼七E飞机飞行员手册》.

关键词：失速/尾旋全局稳定性分析数字仿真平衡面气动力数学模型模型飞行试验歼七E 歼七Ⅱ

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高速升力体非对称流向涡不稳定性研究

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空气动力学学报 2025年第2期43卷 75-85,I0002页

作者：张彬李晓虎涂国华陈坚强空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室绵阳621000

高速飞行器实际飞行时存在非对称流动,为加深对非对称三维流场结构失稳机制的认识,采用二维全局稳定性分析方法对高速转捩研究飞行器(HyTRV)腰部非对称流向涡结构的稳定性特征进行了研究。模型长度为1600 mm,攻角为0º,来流马赫数... 详细信息

高速飞行器实际飞行时存在非对称流动,为加深对非对称三维流场结构失稳机制的认识,采用二维全局稳定性分析方法对高速转捩研究飞行器(HyTRV)腰部非对称流向涡结构的稳定性特征进行了研究。模型长度为1600 mm,攻角为0º,来流马赫数为6,单位雷诺数为1.0×10^(7)/m,静温为79 K。采用等温壁面(300 K)条件,通过高阶精度有限差分方法直接求解N-S方程获得层流基本流场。计算结果表明:升力体上表面顶部及下表面长轴处的低速流体向腰部汇聚,形成非对称流向涡,其中靠近下表面一侧的涡卷曲程度更强。稳定性分析结果表明,升力体腰部非对称流向涡的不稳定模态主要有内模态、外模态和Mack模态,内模态主要由展向速度剪切主导,外模态主要由法向速度剪切主导。不同于传统对称流向涡的是,非对称流向涡的扰动形函数主要分布在流向涡卷曲更强的一侧。基于全局稳定性分析的e^(N)方法求解不稳定模态的N值发现:上游Mack模态N值较大,可能在噪声环境下引起转捩;下游外模态N值较大,可能在静声环境下引起转捩。

关键词： HyTRV 升力体全局稳定性分析非对称流向涡 e^(N)

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壁温对HyTRV流向涡失稳特性的影响

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气体物理 2025年

作者：张彬李晓虎涂国华黄文锋陈坚强空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室

为了揭示壁温比对高速流向涡失稳机制的影响,采用全局稳定性分析方法（BiGlobal）对不同壁温下高速转捩研究飞行器（HyTRV）的流向涡失稳特征进行了研究。稳定性分析基于层流基本流,由高精度程序直接求解N-S方程获得。来流Mach数为6,单... 详细信息

为了揭示壁温比对高速流向涡失稳机制的影响,采用全局稳定性分析方法（BiGlobal）对不同壁温下高速转捩研究飞行器（HyTRV）的流向涡失稳特征进行了研究。稳定性分析基于层流基本流,由高精度程序直接求解N-S方程获得。来流Mach数为6,单位Reynolds数为1.0×10～7/m,静温为79 K,攻角0°。设置3个壁温工况Tw=150,300,450 K,壁温比范围在0.25～0.76。计算结果表明,壁温升高使得HyTRV流向涡的卷曲程度增强,流向涡的厚度增大。壁温未改变流向涡区域的不稳定模态种类,但影响主要不稳定模态的增长率和主导模态类型。随着壁温升高,不稳定模态增长率增大。壁温Tw=300～450 K时,主导模态是形函数位于流向涡肩部的不稳定模态O3。壁温Tw=150 K时,修正的Mack模态在上游增长率较大,在下游可以转化到剪切不稳定模态上,可能触发流向涡转捩。基于全局稳定性的eN方法计算结果表明,壁温升高使得流向涡转捩提前,从Tw=150 K升高至Tw=300 K时,转捩提前127 mm;从Tw=300 K升高至Tw=450 K时,转捩进一步提前110 mm。

关键词： HyTRV 壁温流向涡全局稳定性分析

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激波强度分配对激波/边界层干扰全局稳定性的影响研究

激波强度分配对激波/边界层干扰全局稳定性的影响研究

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：李龙辉俞凯凯徐惊雷南京航空航天大学能源与动力学院内流与叶轮机械系

本文采用全局稳定性分析(GSA)和直接数值模拟(DNS)相结合的方法,对不同激波强度分配的激波/边界层干扰系统的流动稳定性特征进行了探究。主要研究对象为来流马赫数Ma为2.15、雷诺数Re为1×10～5的入射斜激波/边界层干扰流动。全局... 详细信息

本文采用全局稳定性分析(GSA)和直接数值模拟(DNS)相结合的方法,对不同激波强度分配的激波/边界层干扰系统的流动稳定性特征进行了探究。主要研究对象为来流马赫数Ma为2.15、雷诺数Re为1×10～5的入射斜激波/边界层干扰流动。全局稳定性分析的结果表明,在保持总的激波强度不变的情况下,将一道激波分解成入射到同一点的多道激波能够使激波/边界层干扰流动更加趋于稳定,并且随着激波分解数目的增加,趋于稳定的效果更加明显。此外,对等强度、前缓后急、前急后缓三种激波强度分配方式的GSA结果进行比较分析,发现以等强度方式进行激波强度分配时,系统的稳定性更好。在此基础上,对33°激波角的情况进行了直接数值模拟,发现在不引入外界扰动的情况下,DNS在线性增长阶段产生了与GSA预测一致的增长率,相互验证了GSA和DNS的准确性。

关键词：激波强度分配激波/边界层干扰流动稳定性全局稳定性分析

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四旋翼无人机动态面控制

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北京航空航天大学学报 2016年第8期42卷 1777-1784页

作者：方旭刘金琨北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083

针对四旋翼无人机(UAV)飞行器系统欠驱动特点,引入动态面控制方法,对四旋翼UAV的位置和姿态进行控制。考虑到飞行器速度和角速度难以测量,设计高增益观测器得到UAV的速度和角速度的估计值。相对于反演法,动态面控制的设计更简洁,并且通... 详细信息

针对四旋翼无人机(UAV)飞行器系统欠驱动特点,引入动态面控制方法,对四旋翼UAV的位置和姿态进行控制。考虑到飞行器速度和角速度难以测量,设计高增益观测器得到UAV的速度和角速度的估计值。相对于反演法,动态面控制的设计更简洁,并且通过引入滤波器来求取控制信号中的系统状态的导数项。另外,常用的时标分离方法不能给出全局稳定性分析,本文引入动态面设计控制律保证系统所有信号半全局一致有界,同时给出系统全局稳定性证明。仿真结果表明,四旋翼UAV能快速精确完成目标跟踪。

关键词：动态面控制高增益观测器四旋翼无人机(UAV) 分离定理全局稳定性分析

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多孔壁面对高速边界层最优增长条带二次失稳的影响规律

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航空学报 2023年第22期44卷 142-156页

作者：王宇天刘建新王晓坤李晓明空军航空大学长春130022 天津大学机械工程学院天津300072

边界层转捩是高超声速飞行器设计中的关键基础理论问题。当环境扰动强度较高时,将在模态扰动失稳区上游发生由最优增长条带二次失稳触发的亚临界转捩。为评估多孔壁面在亚临界转捩中的控制效果,以超/高超声速平板边界层流动为研究对象,... 详细信息

边界层转捩是高超声速飞行器设计中的关键基础理论问题。当环境扰动强度较高时,将在模态扰动失稳区上游发生由最优增长条带二次失稳触发的亚临界转捩。为评估多孔壁面在亚临界转捩中的控制效果,以超/高超声速平板边界层流动为研究对象,建立了基于伴随抛物化稳定性方程的优化系统与求解方法。以最优扰动非线性演化形成的三维条带边界层为新的基本流动开展全局稳定性分析,研究表明:多孔壁面对第一模态频率范围内的二次失稳扰动为促进作用,对第二模态频率范围内的二次失稳扰动起抑制作用,并且转折频率接近局部快/慢模态的同步频率,对于工程应用中多孔涂层的布置方案具有一定的指导意义。

关键词：亚临界转捩最优扰动全局稳定性分析多孔壁面抛物化稳定性方程

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飞机失速/尾旋特性的预测和试验研究

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飞行力学 2000年第3期18卷 42-45页

作者：李树有王启张培田中国飞行试验研究院一所陕西西安710089

以一架三角翼战斗机为例 ,详细地介绍了利用风洞大迎角静、动态试验数据及旋转天平试验数据 ,开展飞机大迎角全局稳定性分析、六自由度计算及地面飞行模拟试验等预先研究。利用投放模型进行了自由飞尾旋试验以及最终完成的全尺寸飞机的... 详细信息

以一架三角翼战斗机为例 ,详细地介绍了利用风洞大迎角静、动态试验数据及旋转天平试验数据 ,开展飞机大迎角全局稳定性分析、六自由度计算及地面飞行模拟试验等预先研究。利用投放模型进行了自由飞尾旋试验以及最终完成的全尺寸飞机的失速 /过失速 /尾旋验证试飞 ,对预测结果与试验结果进行了相关分析。

关键词：大迎角失速/尾旋全局稳定性分析战斗机

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基于风洞模型自由飞的飞翼布局验证机控制增稳方法研究

基于风洞模型自由飞的飞翼布局验证机控制增稳方法研究

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作者：聂博文国防科技大学

学位级别：博士

飞翼气动布局具有雷达隐身性能好、气动和载荷效率高等先天优点,是新一代战斗机、轰炸机和民机的重要发展方向,是当前航空业界的一大研究热点。然而,与常规气动布局相比,飞翼布局飞机取消了垂尾和平尾、高度融合了机翼和机身设计,带来... 详细信息

飞翼气动布局具有雷达隐身性能好、气动和载荷效率高等先天优点,是新一代战斗机、轰炸机和民机的重要发展方向,是当前航空业界的一大研究热点。然而,与常规气动布局相比,飞翼布局飞机取消了垂尾和平尾、高度融合了机翼和机身设计,带来更加严峻的气动、控制、运动和结构等多学科耦合问题。为了能够在飞翼气动布局设计的初期开展气动/控制/飞行一体化验证与评估,从而显著加速研制进程、大幅降低探索成本,迫切需要建立一种新的基于风洞试验的建模、分析与试验技术体系。为此,本文以某飞翼布局验证机为对象,针对飞行姿态控制增稳方法验证与评估关键问题,开展了动力学建模、全局稳定性分析、飞行控制律设计和风洞飞行试验等相关研究。研究内容主要包括以下几个方面:(1)基于风洞试验的飞翼布局验证机动力学建模研究。从风洞模型自由飞相似模拟准则出发,给出飞翼布局验证机缩比模型物理特征参数,概述风洞模型自由飞试验系统的组成和原理,梳理了风洞模型自由飞环境中的建模假设和坐标系定义;在此基础上,采用“牛顿-欧拉”方法建立飞翼布局验证机六自由度和三自由度非线性动力学、运动学模型,获得配平点处的线性化、解耦状态空间模型;根据静/动态风洞测力试验数据,建立和分析了飞翼布局验证机气动特性模型;根据校准测试数据,给出发动机、舵面作动器和传感器模型。(2)基于分岔理论的飞翼布局验证机全局稳定性分析。通过与常规布局飞机进行质/惯量和气动特性对比,指出飞翼布局验证机主要在操稳性能方面可能面临的主要问题;在不同的重心位置、航向操控方式和飞行试验自由度条件下,利用带约束的分岔分析方法,计算获得可配平迎角范围内的平衡分支曲线,以及沿分岔曲线的系统局部稳定性;根据分岔分析结果,确定合理的飞翼布局纵向静稳定度范围,指出只有通过反馈增稳才能获得比较理想的闭环航向操稳性能,验证了通过风洞三自由度自由飞试验系统模拟飞翼布局验证机动力学特性和开展飞行控制律验证的有效性。(3)基于H理论和非线性动态逆方法的姿态增稳控制方法研究。在平衡点处,分别将飞翼布局验证机的纵向和横航向通道非线性动力学模型简化、分解为线性状态动力学、可估计的非线性状态动力学、仿射非线性控制能效和非线性估计误差之和;通过非线性动态逆将仿射非线性控制能效反馈线性化后,实现原非线性系统的线性化,进而采用具有期望参考模型的H控制律综合方法设计飞行姿态增稳控制器;在平衡设计点附近,开展了飞行姿态控制仿真,获得了良好的指令跟踪、通道解耦和干扰抑制效果。(4)基于干扰观测器和非线性动态逆的姿态增稳控制方法研究。将飞翼布局验证机三通道耦合仿射非线性动力学模型的建模误差和阵风、紊流等外部干扰统一视为非匹配集中扰动,通过非线性干扰观测器获得集中扰动估计值,并在非线性动态逆控制器中加以补偿,从而减小系统反馈线性化误差,提高闭环系统干扰抑制能力。采用基于干扰观测器的非线性动态逆控制器,不仅在飞翼布局验证机姿态控制仿真中获得良好的指令跟踪、通道解耦和干扰抑制性能,还在自动着陆仿真中取得比较理想的效果。(5)飞翼布局验证机风洞模型自由飞验证与评估。在风洞中,构建了飞翼布局验证机气动/控制/飞行一体化验证与评估技术;采用无动力模型,开展了三自由度自由飞试验,实现了整个失速迎角范围内的稳定、可控飞行,验证了所设计飞行姿态控制增稳系统的有效性和鲁棒性;采用带动力模型,开展了六自由度自由飞试验,实现了不同风速下的稳定平飞,更加深入地验证了所设计飞行姿态控制增稳系统的性能;在风洞自由飞试验过程中,通过飞行员操纵感觉,定性评价闭环系统操稳特性;利用风洞自由飞标准激励响应历程,通过低阶等效系统拟配,定量评估闭环系统飞行品质。本文初步建立了基于风洞模型自由飞的飞翼布局气动/控制/飞行一体化验证与评估手段,可在布局设计初期支撑开展新型航向操纵舵面能效、全机全局稳定性和飞行控制增稳效果等的验证与评估,从而大幅降低飞翼气动布局设计与优化的时间和经济成本,因此具有良好的工程实用价值和型号应用前景。

关键词：飞翼布局缩比模型动力学相似准则全局稳定性分析控制增稳系统非线性动态逆风洞自由飞气动/控制/飞行一体化验证与评估

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具有不同非线性发病率的两菌株模型分析

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重庆理工大学学报（自然科学） 2022年第6期36卷 282-290页

作者：任亚鑫薛亚奎中北大学理学院太原030051

为深入了解疾病传播机制,研究了具有不同非线性发病率的两菌株传染病模型。确定了模型的4个平衡点,得到了2个基本再生数R_(0)^(1)和R_(0)^(2)。借助Lyapunov函数的方法证明了当R_(0)^(2)≤1时,若R_(0)^(1)≤1则两菌株消亡,若R_(0)^(1)&g... 详细信息

为深入了解疾病传播机制,研究了具有不同非线性发病率的两菌株传染病模型。确定了模型的4个平衡点,得到了2个基本再生数R_(0)^(1)和R_(0)^(2)。借助Lyapunov函数的方法证明了当R_(0)^(2)≤1时,若R_(0)^(1)≤1则两菌株消亡,若R_(0)^(1)>1则菌株1持续及菌株2消亡。当R_(0)^(2)>1时,在特定条件下,若R_(0)^(1)≤1则菌株1消亡及菌株2持续,若R_(0)^(1)>1则两菌株持续。数值模拟支持了分析结果,表明了研究疾病的发病率对防控疾病的重要性。

关键词：非线性发病率两菌株 Lyapunov函数全局稳定性分析

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