检索结果-内蒙古大学图书馆

航空制造技术 2024年第19期67卷 102-110页

作者：金文杰袁上钦刘童李亚敏李琛阳朱继宏西北工业大学无人系统技术研究院西安710072 无人飞行器技术全国重点实验室西安710072 香港理工大学中国香港999077 西北工业大学机电学院西安710072

连续纤维增强复合材料的增材制造是一种新兴的原位成型技术,将此技术与数字化制造方法相结合,具有高效设计与快速制造的优势。为充分发挥其设计自由度,进一步实现复合材料结构轻量化的目标,提出一种基于波投影函数的应力驱动连续纤维填... 详细信息

连续纤维增强复合材料的增材制造是一种新兴的原位成型技术,将此技术与数字化制造方法相结合,具有高效设计与快速制造的优势。为充分发挥其设计自由度,进一步实现复合材料结构轻量化的目标,提出一种基于波投影函数的应力驱动连续纤维填充的设计方法;根据承载结构应力场分布优化纤维的分布形态,并通过设定不同的填充密度以调控结构的承载性能。同时,采用模拟退火算法,生成具有最少间断与最短路径总长度的连续纤维轨迹。二维卫星舱板和三维无人机翼段的应用案例进一步体现了上述方法的适用性。此种复合材料结构的衍生式设计是典型的增材制造驱动方法,有望为未来复合材料结构的功能设计制造一体化提供理论和技术基础。

关键词：连续纤维波投影法路径规划应力驱动增材制造

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三位一体膨胀型阻燃剂诱导聚脲复合材料阻燃性能提升

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复合材料学报 2025年第3期42卷 1349-1360页

作者：王军胡闯王超张亚孙亚如阳平平刘彦北京理工大学重庆创新中心现代兵器技术实验室重庆401120 北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室北京100081 南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室南京210016

聚合物材料存在易燃、易被氧化的缺点,以及传统膨胀型阻燃体系存在吸湿性大、阻燃效率较低、与基体相容性差等缺陷。结合气相阻燃、凝聚相阻燃的设计理念,制备出三位一体膨胀型阻燃剂(PTA-PA)。研究不同含量的PTA-PA对聚脲(PUA)的阻燃... 详细信息

聚合物材料存在易燃、易被氧化的缺点,以及传统膨胀型阻燃体系存在吸湿性大、阻燃效率较低、与基体相容性差等缺陷。结合气相阻燃、凝聚相阻燃的设计理念,制备出三位一体膨胀型阻燃剂(PTA-PA)。研究不同含量的PTA-PA对聚脲(PUA)的阻燃性能及力学的影响,分析材料在燃烧、热解过程中气相和凝聚相产物,探究PTA-PA阻燃剂的阻燃机制,建立膨胀型阻燃剂与复合材料热稳定性、阻燃性能和火灾安全性之间的关系。结果表明:和纯PUA相比,添加20.0wt%PTA-PA的PUA复合材料(PUA-4)具有较高的热稳定性,800℃下残炭量为21.9%;PUA-4复合材料的垂直燃烧等级从V-2级提高到V-0级,极限氧指数(LOI)分别从22.2%提高到28.4%,线烧蚀率、热释放速率峰值和总热释放量分别降低19.8%、71.7%和18.3%。本文为高性能阻燃聚合物复合材料的制备提供理论基础和事实依据。

关键词：聚脲膨胀型阻燃剂阻燃性能阻燃机制力学性能

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薄膜电池阵透镜式薄壁支撑杆自展开方法研究

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中国空间科学技术(中英文) 2024年第6期44卷 64-71页

作者：张恩杰王治易谢超房光强侯欣宾上海宇航系统工程研究所上海201108 宇航空间机构全国重点实验室上海201108 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108 中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094

透镜式薄壁杆是空间太阳能电站薄膜电池阵的主支撑杆,目前常用的控制其展开的有源驱动机构的收拢包络及质量均较大。优化支撑结构展开控制方法,提升薄膜电池阵收藏效率,是实现超大型、轻量化空间电站建设目标的重要途径之一。鉴于此,充... 详细信息

透镜式薄壁杆是空间太阳能电站薄膜电池阵的主支撑杆,目前常用的控制其展开的有源驱动机构的收拢包络及质量均较大。优化支撑结构展开控制方法,提升薄膜电池阵收藏效率,是实现超大型、轻量化空间电站建设目标的重要途径之一。鉴于此,充分利用复合材料薄壁支撑杆的弹性自恢复特性,开展无源自驱动展开方法研究。首先,建立透镜式薄壁杆的仿真模型,分析薄壁杆的压扁与卷绕收拢过程力学响应,得到其收拢后的应力应变数据;然后,选用柔性粘扣作为薄壁杆的展开约束控制单元,通过仿真分析得到其剥离过程的力-位移曲线;最后,采用数据传递方法,建立带预应力的薄壁杆展开动力学模型,并在此基础上构建柔性粘扣模拟单元,分析柔性粘扣的力学性能对薄壁杆展开过程的影响。结果表明,通过调节柔性粘扣连接力,可以实现透镜式薄壁杆的无源自驱动有序展开。薄膜电池阵主支撑结构的无源自驱动有序展开,为进一步降低电池阵机构复杂度与质量、提升收纳比提供了方向指引。

关键词：空间太阳能电站薄膜电池阵透镜式薄壁杆自驱动展开动力学

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折叠变体跨介质水空两栖航行器设计

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航空学报 2024年

作者：李霓罗炜佳白浩廖飞董长印西北工业大学航空学院飞行器基础布局全国重点实验室中国空气动力研究与发展中心跨域飞行交叉技术实验室

水空跨介质航行器具备在水空两种介质中的运动能力，因此可在海洋领域的监测、救援、资源勘探、环境保护等方面发挥重要作用，具有广泛的应用前景。本文设计了具有可折叠机臂的回转体结构旋翼航行器——代号为“飞翊”，其拥有水下潜行... 详细信息

水空跨介质航行器具备在水空两种介质中的运动能力，因此可在海洋领域的监测、救援、资源勘探、环境保护等方面发挥重要作用，具有广泛的应用前景。本文设计了具有可折叠机臂的回转体结构旋翼航行器——代号为“飞翊”，其拥有水下潜行、水面航行和空中飞行三种工作模式，并能进行多次水空跨越。在总体设计方面，“飞翊”采用回转体设计，以减少其在水中运动阻力和缩小回收储藏空间；采用头部四旋翼和尾部四推进器的动力布局分别实现控制和水下的姿态和运动控制；为了同时保证水中航行效率及空中飞行效率，“飞翊”在水中呈水平姿态航行，在空中呈直立姿态飞行，介质跨越过程采用推进器组合控制进行姿态调整。最后，研制原理样机并进行了水下航行、水面航行、跨介质、空中飞行等多模态验证。试验表明“飞翊”飞行高度为30m，高度控制精度为±0.1m，角度控制精度为±0.5°，相较于已有的航行器，在高度与控制精度方面达到了较高的水平。

关键词：水空跨介质可重复出入水四旋翼布局回转折叠结构水下航行

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小型巡飞弹螺旋桨气动优化设计

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南京航空航天大学学报 2024年第4期56卷 698-704页

作者：吴超李海城许建华王欢尚云斌金阳西安现代控制技术研究所西安710065 西北工业大学航空学院西安710072 飞行器基础布局全国重点实验室西安710072

小型巡飞弹螺旋桨桨叶尺寸较小,桨毂占比较大,螺旋桨性能易受桨毂影响。小型巡飞弹实际飞行螺旋桨转速偏高,航时不够,且螺旋桨风洞试验测试结果、设计计算结果以及实际飞行数据差异较大。针对计算结果不吻合的问题,开展了试验构型的数... 详细信息

小型巡飞弹螺旋桨桨叶尺寸较小,桨毂占比较大,螺旋桨性能易受桨毂影响。小型巡飞弹实际飞行螺旋桨转速偏高,航时不够,且螺旋桨风洞试验测试结果、设计计算结果以及实际飞行数据差异较大。针对计算结果不吻合的问题,开展了试验构型的数值模拟,结果表明桨毂产生较大的负拉力和扭矩,是造成螺旋桨效率下降、转速上升的主要原因。根据计算结果,本文给出了巡航工况下桨毂拉力及扭矩的修正公式及螺旋桨优化设计思路。针对试验数据不吻合的问题,设计了巡飞弹推进系统风洞试验,成功解决了来流干扰,获得了准确的测试结果。为了提升螺旋桨效率,根据螺旋桨涡流理论推导了螺旋桨计算模型,以巡航工况效率为优化目标,爬升工况推力及反扭矩为约束条件,利用遗传算法工具箱开展了螺旋桨气动外形优化设计,并通过推进系统风洞试验进行了验证。试验结果表明优化设计有效,巡飞工况下螺旋桨效率提升了17.2%。

关键词：巡飞弹螺旋桨优化设计风洞试验

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基于无迹模型预测静态规划的可回收火箭着陆段鲁棒制导方法

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：张永华王铮王时雨白云飞仇理宽西北工业大学无人系统技术研究院无人飞行器技术全国重点实验室无人机技术集成攻关大平台西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室西北机电工程研究所中国运载火箭技术研究院上海机电工程研究所

针对可回收火箭大气层内存在不确定风场难以完成定点垂直软着陆的问题，提出一种基于无迹模型预测静态规划（UMPSP）的着陆段鲁棒制导方法。首先建立火箭推力与姿态耦合的动力学模型，在考虑未知不确定风场的前提下，根据无迹最优控制... 详细信息

针对可回收火箭大气层内存在不确定风场难以完成定点垂直软着陆的问题，提出一种基于无迹模型预测静态规划（UMPSP）的着陆段鲁棒制导方法。首先建立火箭推力与姿态耦合的动力学模型，在考虑未知不确定风场的前提下，根据无迹最优控制与模型预测静态规划理论求解出一组对原系统不确定风场参数不敏感的控制解，从而减小终端状态的误差分布，提高着陆精度，其次结合UMPSP算法特点，设计了一种快速解析制导方法以生成初始控制指令，有效增强了算法的求解效率。仿真结果表明，所提出的基于UMPSP的着陆段鲁棒制导方法能够在保证可回收火箭终端着陆精度的同时对各种不确定风场具有较强的鲁棒性和较高的计算效率。

关键词：模型预测静态规划可回收火箭不确定风场制导与控制鲁棒制导

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飞翼布局高低速一体化气动优化设计

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航空学报 2024年第15期45卷 187-205页

作者：赵轲邓俊黄江涛陈树生高正红西北工业大学航空学院西安710072 飞行器基础布局全国重点实验室西安710072 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所绵阳621000

飞翼布局由于在气动、隐身和结构等方面的综合优势,是未来最有潜力的飞行器气动布局形式。关于飞翼布局的气动设计研究,学术界开展了大量的设计分析,研究发现低速起降性能和操控是飞翼布局性能和安全的主要难点。对于飞翼布局无人机和... 详细信息

飞翼布局由于在气动、隐身和结构等方面的综合优势,是未来最有潜力的飞行器气动布局形式。关于飞翼布局的气动设计研究,学术界开展了大量的设计分析,研究发现低速起降性能和操控是飞翼布局性能和安全的主要难点。对于飞翼布局无人机和作战飞机,由于隐身设计的影响,使得其低速起降性能、操控特性更加严苛,以往的研究主要集中在高速巡航的设计,关于低速设计研究很少,因此基于高性能离散伴随优化设计平台,开展了某飞翼布局无人机的高低速综合设计研究,分析对比了不同低速设计模型对飞机低速特性的影响,在此基础上,建立了高低综合设计模型,全面提升了飞机的高低速性能,经过对结果的分析,总结了高低速一体化设计的要点和规律,为飞翼布局的气动设计提供了有力的设计模型和参考。

关键词：飞翼布局离散伴随气动优化低速设计流动分离

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酚醛树脂气凝胶复合材料热物性参数预测方法

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航空学报 2024年第6期45卷 338-348页

作者：张春云陈雄斌刘健崔苗大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连116024 大连理工大学辽宁省空天飞行器前沿技术重点实验室大连116024 北京空天技术研究所北京100074

针对酚醛树脂气凝胶复合材料(IPC)碳化过程热物性参数动态变化和难以准确测量的问题,基于试验测量信息,通过求解瞬态非线性热传导反问题,提出了一种预测IPC碳化过程热物性参数的新方法。采用改进的梯度算法对瞬态非线性热传导反问题进... 详细信息

针对酚醛树脂气凝胶复合材料(IPC)碳化过程热物性参数动态变化和难以准确测量的问题,基于试验测量信息,通过求解瞬态非线性热传导反问题,提出了一种预测IPC碳化过程热物性参数的新方法。采用改进的梯度算法对瞬态非线性热传导反问题进行求解,预测随温度变化的热物性参数。引入复变量求导法准确计算灵敏度矩阵,提高预测精度。结果表明,与传统的梯度算法相比,该算法在求解瞬态非线性热传导反问题时具有很好的稳定性、精度和效率,计算时间由75 s降至35 s。测点温度计算值和试验测量值的平均相对误差为3.279%,采用该算法预测IPC碳化过程等效导热系数精度高。该工作为获取热防护材料的高温热物性参数提供了一种有效方法,为碳化型热防护材料的工程设计提供了关键参数。

关键词：热防护酚醛树脂气凝胶复合材料等效导热系数参数预测梯度算法

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高速无人机地面变速滑跑转弯方向稳定性研究

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北京航空航天大学学报 2023年第12期49卷 3476-3488页

作者：孔德旭尹乔之宋佳翼魏小辉南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京210016 南京航空航天大学航空学院飞行器先进设计技术国防重点学科实验室南京210016 南京航空航天大学直升机动力学全国重点实验室南京210016

高速起降无人机地面滑跑过程中受到轮胎力、气动力、舵面力等多个非线性因素的影响,容易发生转弯失控,在地面打转甚至冲出跑道等严重事故。目前利用分岔理论分析飞机地面滑跑非线性转弯系统稳定性时,都是基于匀速滑跑的平衡态系统,无法... 详细信息

高速起降无人机地面滑跑过程中受到轮胎力、气动力、舵面力等多个非线性因素的影响,容易发生转弯失控,在地面打转甚至冲出跑道等严重事故。目前利用分岔理论分析飞机地面滑跑非线性转弯系统稳定性时,都是基于匀速滑跑的平衡态系统,无法分析加减速对非线性非自治飞机地面滑跑系统稳定性的影响。对此,提出利用达朗贝尔原理将非线性动态系统转化为等效非线性平衡态系统进行分岔特性研究。在MATLAB/Simulink中建立无人机非线性地面变速滑跑动力学模型,并基于达朗贝尔原理在系统模型中引入惯性力,将系统转化为等效平衡态系统,进而利用数值延拓法对系统全局稳定性及分岔特性进行求解,分析了无人机变速滑跑过程中加速度对无人机转弯方向稳定性的影响,并对系统出现的鞍结分岔现象、Hopf分岔现象进行分析。通过对3种典型工况下无人机的运动状态和受力进行分析,揭示了无人机地面变速滑跑转弯时发生方向失稳的本质与机理。同时,在加速度单参数分岔分析的基础上,采用开折方法,将前轮转角作为附加参数引入无人机地面滑跑动力学模型,进行双参数分岔分析,讨论了双参数组合对无人机地面滑跑方向稳定性的影响规律,并就双参数分岔过程中新出现的BT分岔、GH分岔和ZH分岔现象进行了讨论。

关键词：高速无人机地面滑跑分岔理论 MATLAB/Simulink 达朗贝尔原理

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基于空海异构无人平台的水下目标搜索与跟踪

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水下无人系统学报 2024年第2期32卷 237-249页

作者：丁文俊柴亚军杨宇贤刘佳敏毛昭勇西北工业大学无人系统技术研究院陕西西安710072 浙江西安交通大学研究院浙江杭州311200 无人飞行器技术全国重点实验室陕西西安710072 无人机技术集成攻关大平台陕西西安710072

海上异构无人系统可有效提高复杂任务的完成效率。文中采用自主水下航行器(AUV)和无人机(UAV)来完成近海海域内未知水下目标的搜索与跟踪任务。首先,描述了水下目标搜索跟踪任务,将任务过程分为目标搜索和目标跟踪阶段,2个阶段的目标分... 详细信息

海上异构无人系统可有效提高复杂任务的完成效率。文中采用自主水下航行器(AUV)和无人机(UAV)来完成近海海域内未知水下目标的搜索与跟踪任务。首先,描述了水下目标搜索跟踪任务,将任务过程分为目标搜索和目标跟踪阶段,2个阶段的目标分别是使AUV&UAV总搜索空间最大化以及AUV与水下目标的末端位置误差最小;然后,建立AUV&UAV跨域协同搜索模型,并设定模型中AUV和UAV探测范围和通信距离等约束条件;最后,在跨域协同搜索与路径跟踪规划中,基于传统粒子群算法,加入自适应学习因子调控策略和精英保存策略,生成搜索与跟踪路径。仿真实验表明,采用改进粒子群优化算法的AUV&UAV异构无人系统能够更高效地完成水下目标搜索与跟踪任务。

关键词：跨域无人系统自主水下航行器无人机改进粒子群优化算法

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