检索结果-内蒙古大学图书馆

航空学报 2025年第3期46卷 238-259页

作者：陈军屈峰付俊杰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

高超声速内转式进气道因具有高压缩效率、高流量系数等优点受到广泛关注。目前,通过传统设计方法构造的内转式进气道性能具有较大提升空间。为此,提出了一种基于遗传/梯度混合优化策略的高超声速内转式进气道设计方法,并在马赫数6工况下... 详细信息

高超声速内转式进气道因具有高压缩效率、高流量系数等优点受到广泛关注。目前,通过传统设计方法构造的内转式进气道性能具有较大提升空间。为此,提出了一种基于遗传/梯度混合优化策略的高超声速内转式进气道设计方法,并在马赫数6工况下,采用该方法完成了内转式进气道的设计。首先,基于遗传优化问题开展基准流场全局构型设计,得到了性能良好基准流场的Pareto前缘,选取其中典型双入射激波基准流场,并以此为基础设计了双入射激波内转式进气道;其次,基于伴随梯度优化问题对上述双入射激波内转式进气道进行型面精细化设计,得到了性能进一步提升的进气道;最终,相较于传统正设计方法生成的内转式进气道,采用本文设计方法构造的内转式进气道性能参数大幅提升,其流量系数提升了2.33%、总压恢复系数增大了13.15%、增压比提高了7.90%、畸变系数DC60下降了3.70%。其中,全局构型设计阶段通过基准流场中心体半径、出口半径等总体参数的设计,确定了性能最优基准流场的全局构型;进气道型面精细化设计阶段通过局部型面的起伏变化,增强了流量捕获与隔离段激波系的增压,减弱了第2道入射激波的总压损失、流向涡以及隔离段激波边界层干扰造成的流动分离,进而使得隔离段的总压损失减少、出口流动更均匀。

关键词：高超声速内转式进气道遗传算法梯度优化基准流场

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翼尖铰接组合式飞行器多飞行构型下协调机动操纵性分析

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航空学报 2025年

作者：朱恩桐周洲王睿王涵王贵晨西北工业大学航空学院飞行器基础布局全国重点实验室

为研究组合式飞行器协调机动操纵能力，本文从连接数量和飞行构型两个角度出发探索了组合式飞行器的机动能力变化问题。首先采用CFD方法建立组合体飞行器气动力数据库，导入采用准坐标形式的拉格朗日多体动力学关系得到翼尖铰接链式组... 详细信息

为研究组合式飞行器协调机动操纵能力，本文从连接数量和飞行构型两个角度出发探索了组合式飞行器的机动能力变化问题。首先采用CFD方法建立组合体飞行器气动力数据库，导入采用准坐标形式的拉格朗日多体动力学关系得到翼尖铰接链式组合飞行器动力学模型并在各类代表性构型下求解配平问题。然后提出姿态等效体和三轴等效加速度的定义并说明其描述组合体飞行器操纵性的合理性。最后构建最优化问题，在避免诱发相对运动的约束下计算2/3/4/5机组合体，各自在三类飞行构型（水平构型、上下反构型、手风琴构型）下分别计算纵向、横向、航向三轴最大可达加速度。从本质上，构型变化改变惯量分布矩阵和操纵效能矩阵从而影响操纵性能；体数增加影响飞行器展向尺度和相对运动自由度，在避免诱发相对运动的约束下影响执行机构最大可用操纵量。本文得到的操纵性结论能为组合式飞行器飞行构型选择和控制方案设计提供理论依据。

关键词：飞行力学组合式飞行器操纵性变构型飞行器可达集最优化

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面向eVTOL/eSTOL的分布式动力能源系统高精度建模与仿真研究

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航空学报 2025年

作者：孙三亚邵壮周洲王科雷宗嘉西北工业大学航空学院飞行器基础布局全国重点实验室

围绕eVTOL/eSTOL等分布式电推进飞行器功率负载变化剧烈、复杂输电系统损耗大等带来的动力能源系统难以准确评估的问题，本文提出一种适用于无人机全飞行过程的高精度动力能源系统建模评估方法。论文首先建立基于二阶RC电池模型的能源... 详细信息

围绕eVTOL/eSTOL等分布式电推进飞行器功率负载变化剧烈、复杂输电系统损耗大等带来的动力能源系统难以准确评估的问题，本文提出一种适用于无人机全飞行过程的高精度动力能源系统建模评估方法。论文首先建立基于二阶RC电池模型的能源系统模型，结合电池放电实验数据通过粒子群算法辨识获取模型关键参数，并构建了包括螺旋桨、电机、电调和输电线缆的推进系统模型。接下来，论文首次基于隐函数方程组搭建了适用于全过程高精度模型的无人机动力能源系统工作状态计算框架，并与实验数据进行对比验证。最后，针对某项目的分布式电推进无人机开展动力能源系统仿真评估，并完成了输电线缆布局优化设计。结果显示，能源系统的电压预测误差以及系统状态计算框架误差均小于2%，模型可准确反映全飞行过程各部件工作状态变化，优化后的输电线缆布局电压损失减少了17.2%，平均功率损失减少了16.36%，验证了本文方法的准确性和有效性。

关键词：分布式电推进动力能源系统建模二阶RC电池模型工作状态计算框架输电线缆布局优化

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类蜂窝结构对腔体流动分岔的影响研究

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力学学报 2025年第3期57卷 569-577页

作者：管永科郭世鹏桑为民安博西北工业大学航空学院西安710072 中国飞行试验研究院陕西阎良710089 飞行器基础布局全国重点实验室西安710072

流动分岔对于厘清流场物理特性意义非凡,对于工程实际中遇到的流动问题分析和相关应用有着非常重要的指导意义.作为流体力学中的经典问题,腔体流动在很多重要领域都被广泛应用,具备极高的研究价值.对于腔体内流流动而言,腔体几何构型对... 详细信息

流动分岔对于厘清流场物理特性意义非凡,对于工程实际中遇到的流动问题分析和相关应用有着非常重要的指导意义.作为流体力学中的经典问题,腔体流动在很多重要领域都被广泛应用,具备极高的研究价值.对于腔体内流流动而言,腔体几何构型对于流动分岔的类型和临界雷诺数影响较大.针对目前国内外研究现状,部分几何构型对于流动分岔的影响规律尚未明晰.文章通过基于直角网格的LBM算法和流场稳定性分析理论,针对类蜂窝构型的腔体内流开展数值模拟和流动现象机理分析研究,揭示了类蜂窝结构对于内流流场流动分岔的影响机制.对比之前的研究,着重探究类蜂窝构型对于Hopf、Neimark-Sacker以及Turbulence-triggering流动分岔的影响以及该构型内流动演化模式和涡系发展特征,从物理层面分析流动现象的形成机理.研究结果表明,虽然类蜂窝构型不会影响流动分岔的类型以及流场演化模式,但是对于流动分岔的临界值影响较大.可以有效推迟流动失稳和湍流出现,极大地提升了内流流场的稳定性.此外,该流场内的涡系结构及演化规律异常稳定.

关键词：顶盖驱动腔体内流类蜂窝结构流场稳定性格子玻尔兹曼方法流动分岔

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分布式涵道风扇气动布局复杂强干扰效应及性能影响

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航空学报 2025年第3期46卷 218-237页

作者：李卓远杨旭东孙恺熊俊辉史帅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 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201

分布式涵道风扇动力系统被认为是下一代民机设计最具有发展潜力的动力系统之一,多个涵道风扇之间(涵道风扇组),涵道风扇组与机翼/襟翼之间等复杂气动耦合干扰特性与推进性能影响规律制约着新概念分布式电推进飞行器的发展。采用CFD数值... 详细信息

分布式涵道风扇动力系统被认为是下一代民机设计最具有发展潜力的动力系统之一,多个涵道风扇之间(涵道风扇组),涵道风扇组与机翼/襟翼之间等复杂气动耦合干扰特性与推进性能影响规律制约着新概念分布式电推进飞行器的发展。采用CFD数值模拟和地面试验验证相结合的研究手段,重点开展了单元涵道风扇、涵道风扇组、涵道风扇组与机翼襟翼等分布式涵道风扇构型气动布局形式和参数影响机理研究,从非融合涵道风扇组间距、融合涵道风扇组外形、涵道风扇数量、涵道风扇组地面尾流对推进性能影响等方面,阐释了分布式涵道动力系统在悬停、垂直起降状态下不同构型对推进效率、推力分布及桨叶载荷等的影响关系。研究表明:分布式涵道风扇动力布局对力效影响为3%~5%,横向紧凑布置的分布式涵道风扇会导致相邻涵道之间的入涵气流迎角减小,降低推进力效,内侧涵道受影响最为明显;涵道风扇组融合会引起入涵气流畸变,涵道顶部扩张段产生流动分离,导致力效降低;垂直起降阶段近地面尾流会增大桨叶推力和消耗功率,降低涵道推力,且内侧涵道受影响最明显。离地间距增加后,喷流影响逐渐减弱,力效损失减少。

关键词：涵道风扇分布式电推进飞行器气动耦合干扰地面效应推进效率

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基于反馈近似损伤的振动加速激励设计方法

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兵工学报 2025年第2期46卷 222-239页

作者：冯蕴雯杨容霁薛小锋刘佳奇高涛西北工业大学航空学院陕西西安710072 飞行器基础布局全国重点实验室陕西西安710072 西安机电信息技术研究所陕西西安710065

机电产品高加速剖面制定方法存在剖面关键要素与激励失效机制关联性不明确、故障激发效率低、试验成本高等问题。为打通累积损伤与振动试验剖面关键要素之间的关联机制,提出基于反馈近似损伤的振动加速激励设计方法,通过动态控制损伤增... 详细信息

机电产品高加速剖面制定方法存在剖面关键要素与激励失效机制关联性不明确、故障激发效率低、试验成本高等问题。为打通累积损伤与振动试验剖面关键要素之间的关联机制,提出基于反馈近似损伤的振动加速激励设计方法,通过动态控制损伤增量,实现对振动试验剖面的精细化设计。结合振动损伤机制分析与功率谱密度频域解析技术,量化振动激励与累积损伤之间的映射关系,建立振动激励-损伤对应模型(Vibration Excitation-Damage Corresponding Model,CM-VED),以某型引信振动高加速步进试验为例验证所提方法的有效性。研究结果表明:获得的振动高加速试验剖面较标准固步法破坏极限激发精度提高60%,在保证高激发精度的基础上时间较均分法缩短33.33%;所提CM-VED可为建立激励-损伤对应关系提供理论依据;所提基于反馈近似损伤的振动加速激励设计方法可在保证激发精度的前提下降低试验成本,为机电产品振动高加速试验剖面设计提供技术支撑。

关键词：高加速试验近似损伤振动激励剖面设计量化映射

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两种星型蜂窝夹芯板的抗低能冲击研究

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弹箭与制导学报 2025年第1期45卷 93-100页

作者：吉国明李易兴韩庆王睿文西北工业大学航空学院陕西西安710072 飞行器基础布局全国重点实验室陕西西安710072

为研究负泊松比内凹星型(RES)、内凹圆弧星型(RECS)蜂窝夹芯板的抗低能冲击性能,通过商业软件ANSYS/LS-DYNA建立了含复合材料层合板、ABS蜂窝的蜂窝夹芯板有限元模型,数值方法分析了半球头圆柱冲头分别在10 J,15 J,30 J的低冲击能量下,... 详细信息

为研究负泊松比内凹星型(RES)、内凹圆弧星型(RECS)蜂窝夹芯板的抗低能冲击性能,通过商业软件ANSYS/LS-DYNA建立了含复合材料层合板、ABS蜂窝的蜂窝夹芯板有限元模型,数值方法分析了半球头圆柱冲头分别在10 J,15 J,30 J的低冲击能量下,面外、面内冲击蜂窝夹芯板的冲击响应。分析对比了不同冲击条件下冲头位移-时间历程、冲头接触力-时间历程以及蜂窝夹芯板的吸能占比。仿真结果表明,在相同的冲击条件下,RECS蜂窝夹芯板损伤深度均大于RES蜂窝夹芯板,并且在面内冲击时差异更加明显;但相同条件下,冲击RECS冲头拥有更低的反弹速度,即RES蜂窝夹芯板比RECS蜂窝夹芯板具有更好的抗冲击性能,但RECS具有更好的吸能性能。

关键词：星型蜂窝低能冲击负泊松比夹芯板

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一体化弹弹托分离性能的代理优化研究

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弹箭与制导学报 2025年

作者：高钟谱许和勇尹晋涛蒋胜矩西北工业大学航空学院飞行器基础布局全国重点实验室西安现代控制技术研究所

一体化弹弹托的快速分离特性对弹丸射击精度具有重要影响，是弹托的主要设计要求之一。为提升弹托分离性能，基于六自由度方程和URANS方程发展了适合弹托分离计算的非定常CFD方法，并基于Kriging模型和遗传算法构建了弹托迎风窝外形代... 详细信息

一体化弹弹托的快速分离特性对弹丸射击精度具有重要影响，是弹托的主要设计要求之一。为提升弹托分离性能，基于六自由度方程和URANS方程发展了适合弹托分离计算的非定常CFD方法，并基于Kriging模型和遗传算法构建了弹托迎风窝外形代理优化框架。采用16度压缩拐角算例，通过与实验值对比，验证了本文CFD方法的可靠性。通过代理优化方法得到了优化后的弹托迎风窝外形，并对比基准弹托进行了流场和分离特性分析，揭示了优化弹托分离性能得以提升的气动机理。结果表明，分离过程中优化弹托贴近弹丸的内表面压力衰减量显著小于基准弹托，迎风窝的表面压力与基准弹托基本持平，因此，优化弹托的整体分离力显著增加，分离横向位移提升14.86%，分离俯仰角提升13.75%，分离性能显著提高。

关键词：一体化弹弹托分离六自由度仿真代理优化 Kriging模型

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基于气动/轨迹/控制耦合的飞/发一体高超声速飞机气动外形优化设计

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航空学报 2025年第4期46卷 51-67页

作者：屈峰王青程少文王开强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 中国空间技术研究院北京100094

针对吸气式高超声速飞机飞/发一体布局面临的多学科耦合问题,提出了一种基于飞行任务需求、考虑气动/轨迹/控制等学科的内外嵌套2层多学科优化设计方法。首先,以航程或航时等飞行性能为优化目标、飞行可控为约束、SQP为优化算法建立了... 详细信息

针对吸气式高超声速飞机飞/发一体布局面临的多学科耦合问题,提出了一种基于飞行任务需求、考虑气动/轨迹/控制等学科的内外嵌套2层多学科优化设计方法。首先,以航程或航时等飞行性能为优化目标、飞行可控为约束、SQP为优化算法建立了外层飞行器外形参数优化方法。其次,采用RANS方法对选定外形开展气动特性评估,并基于所得气动数据建立了几何参数到气动特性的映射模型。随后,在基准动力数据(初始构型动力数据)的基础上,建立了考虑前体参数及尾喷管参数影响的冲压发动机推力模型。然后,以与外层相同的性能目标为优化目标、飞行可控为约束,选用直接打靶法、SQP算法分别作为轨迹离散策略与优化算法,建立了内层轨迹优化方法。最后,将内、外层优化相结合,并通过采用自抗扰控制技术开展飞行轨迹可控性评估,实现了适用于飞/发一体高超声速飞行器的内外嵌套2层多学科优化设计方法。以类SR-72高超声速飞机为对象,针对典型前体/进气道一体化参数和后体/尾喷管一体化参数,开展了以航程最优为目标的优化设计。优化结果表明:在整个飞行任务中,优化设计外形在初始外形基础上最大航程增大了28.98%,性能得到显著提升,验证了所提出的气动/轨迹/控制多学科优化设计方法的有效性。

关键词：飞/发一体高超声速飞行器多学科优化设计轨迹优化气动优化

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翼-发功能重构型跨域飞行器气动布局研究

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宇航学报 2025年第3期46卷 439-455页

作者：周肖鹏陈海昕西北工业大学航空学院西安710072 清华大学航天航空学院北京100084 飞行器基础布局全国重点实验室西安710072

为解决跨域飞行器气动外形及推进系统在高速与低速区间难以协调的设计矛盾,清华大学提出“翼-发功能重构型”跨域飞行器设计方案,得到3种可满足高速与低速要求的跨域飞行器气动布局形式,可实现自低速构型,通过飞行中的机翼重构型,实现... 详细信息

为解决跨域飞行器气动外形及推进系统在高速与低速区间难以协调的设计矛盾,清华大学提出“翼-发功能重构型”跨域飞行器设计方案,得到3种可满足高速与低速要求的跨域飞行器气动布局形式,可实现自低速构型,通过飞行中的机翼重构型,实现高速构型的气动与推进功能。以机翼单折叠方案为例,介绍了“翼-发功能重构型”跨域飞行器的设计流程,并对示例方案开展性能收益分析。结果表明,翼-发功能重构型跨域飞行器气动布局可同时满足高速与低速设计点的性能要求,为跨域飞行器气动布局设计提供了一种创新思路,具有一定的应用潜力。

关键词：翼-发功能重构型跨域飞行器变体飞行器可重构气动布局

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