超疏水MoS2纳米涂层叶片防覆冰特性研究

本研究提出了一种采用水热法合成超疏水MoS2纳米材料制备防覆冰涂层的方法。对涂层进行了制备、对NACA0018翼型两种基材试验模型叶片进行了涂覆、对涂覆MoS2纳米涂层前后的试验模型叶片进行了表面水滴接触试验和结冰风洞防覆冰特性试验研究。研究表明:涂覆MoS_2纳米涂层后,在单位面积结冰质量与最大结冰厚度上,两种基材均有降低。已涂覆MoS_2涂层叶片结冰附着力均小于未涂覆MoS_2涂层叶片结冰附着力。经接触角测量仪分析,发现MoS_2纳米涂层与水的接触角为145.8°;用X射线衍射(XRD)和场发射电子扫描显微镜(SEM)进行晶体结构分析和形貌结构分析,发现MoS2纳米片团簇为超薄超小的片状形貌,具有典型的超疏水纳米结构。因此,涂层可降低叶片表面摩擦性能、具有极大的比表面积优势与良好的防覆冰特性。本文的研究对于叶片防覆冰研究工作具有重要的参考价值。     

某结冰风洞喷雾水压控制系统设计

喷雾系统作为某结冰风洞关键子系统之一,用以模拟高空云雾环境,其喷嘴前端水压控制精度和快速稳定性对提高云雾均匀性和风洞试验效率具有重要意义。针对该风洞喷雾水压系统设备数量多、布局分散的特点,设计了主从控制网络拓扑结构;针对系统指标要求高、环境条件严苛的特性对调节阀执行机构的定位精度、控制系统的可靠性等进行了设计,最后分析了系统多支路并联调压的特性,提出了控制策略,并基于分段PID算法实现了喷雾水压的精确和快速控制。该设计方法对复杂工况下风洞系统设计以及多支路并联调压系统的设计具有借鉴作用。     

结冰对风力机叶片影响的数值研究

本文利用商用CFD软件Numeca针对NREL Phase VI风轮结冰前后进行数值计算,计算包含风速由5 m/s至17 m/s区间各典型工况,并对计算结果进行了气动参数和载荷等相关分析。由此得出结论:结冰可以带来最高达51%的功率损失,同时会使风力机提前失速以及提高了启动风速等;结冰会导致在较高风速下叶根挥舞弯矩急剧增大从而增大叶片叶根强度要求;另一方面由叶片沿展向载荷分布得出结冰对整机影响主要集中在大于90%叶展的外侧区域,该区域是除冰防冰系统主要作用区域。     

双余度发动机状态监测技术的研究与应用

在飞机、舰艇、装甲、汽车电子控制系统中采用双余度发动机状态监测技术,能够有效提高飞机、舰艇、装甲、汽车运行的安全性和可靠性,以某型涡轴发动机为研究对象,对双余度发动机状态监测技术进行了深入研究,研制了双余度发动机状态监测系统,介绍了系统的总体设计、软硬件设计、余度设计,虚拟仪表设计,并在双余度发动机状态监测系统的设计中引入了嵌入式PC/104模块;为了使状态监测系统具有更好的扩展性和适应性,将系统设计成可以在两种方式下工作:机载运行方式和地面试车方式,通过这两种方式对发动机状态进行自动监测,为发动机的状态趋势分析、故障诊断和视情维修提供科学的依据;采用双余度发动机状态监测技术研制的某型涡轴发动机状态实时监测系统经过了大量的地面试验和某型直升机上试飞试验,功能、性能满足要求,目前该系统已在某型直升机上得到应用。     

机翼热气防冰及冰脊形成数值模拟

应用N-S方程求解空气外流场和防冰腔内流场，用Euler法获得过冷水滴撞击特性，将内外流场进行耦合传热稳定后，开始结冰，来实现机翼热气防冰及冰脊形成的数值模拟.计算结果表明，热气防冰开启时，加热区蒙皮最低温度为286 K保证加热区没有结冰，但在加热区后的上下表面由于蒙皮温度降低至273.15 K以下，防冰区的溢流水到此处形成冰脊，这个计算结果表明了热气防冰数值模拟的可行性与合理性.但在将前缘积冰除去的情况下，防冰区外形成冰脊对气动特性影响很大，对带冰脊的机翼绕流流场进行数值模拟，对计算结果进行分析，得出环境温度越低、形成冰脊的位置越靠近防冰区，冰脊的高度越高；结冰时间越长，冰脊后的非定常特性越明显，流动细节的捕捉越困难，对气动特性的影响越大.      

应用微穿孔板吸声结构的飞机座舱内部噪声控制实验研究

针对某些特殊情况下飞机座舱内部噪声过大的实际情况,对其进行了噪声无源控制实验研究。以某飞机座舱模型为研究对象,利用微穿孔板吸声结构成功实现了一套飞机座舱模型内部噪声无源控制系统。同时利用Cada-X结构动力学分析系统建立了一套振动噪声控制性能测试系统,可广泛应用于各种振动噪声有源、无源控制系统的控制性能测试。同时对所设计的微穿孔板吸声结构吸声系数进行了理论计算和实验测量,对比结果表明其一致性良好。最后利用该测试系统对飞机座舱模型噪声无源控制系统进行了控制性能测试,控制效果明显。从而说明了此方法对飞机座舱内部噪声抑制的有效性和可行性。     

基于参数自整定模糊PID的飞机液压能源油温控制

某飞机液压源的特点是油箱容积大、流量大、功率大,液压油温控制精度在某飞机的液压能源系统中要求较高,该油温控制系统存在时变性、非线性及大时滞;对该系统设计参数自整定模糊PID控制器;利用MATLAB/FUZZY工具箱进行仿真,结果表明该控制器比传统的PID控制器鲁棒性和动态性更好;实验表明在250s时间内,该算法实现对液压油温在60±2℃之间精确的控制,该控制器能较好地处理此类飞机液压源温控。     

基于偏振成像的复杂反射率冰形三维测量

飞机机翼结冰是飞行安全的重要隐患,防冰除冰研究对于飞行器动力性能评估、安全评估等有着非常重要的意义,而准确地测量结冰外形是研究机翼结冰的基础。不同于普通物体,冰体具有复杂的反射率,冰面杂散光较为严重,传统方法难以精确提取冰面的中心线。为此,提出了一种基于偏振成像技术的复杂反射率冰形测量方法,利用偏振特性解决冰面杂散光的问题。将偏振相机捕获的原始图像分离并插值,逐像素筛选最大特征值及其特征向量,融合为最优的偏振信息,并基于Steger算法提取激光中心线,实现冰形三维重建。实验结果表明,对平板形冰面测量误差的标准差为0.123 7 mm,所提方法能够有效地重建出具有复杂反射率的冰形三维形貌。     

静止水滴真空闪蒸模型及实验研究

本文建立了描述真空制取二元冰过程中静止水滴的传热传质模型,研究冰晶形成过程的结晶成核与生长现象及其影响因素。设计并建立了一种可视化的真空制冰系统,清晰地展示了静态水滴成核结冰时液态蒸发、伴随气泡生长的蒸发、稳态蒸发结冰、伴随气泡生长的结冰、外部结冰内部气泡逸出最终爆裂的五种形态;利用所设计的二元冰真空制备装置进行冰晶的生成实验研究,分析讨论各种因素对二元冰真空制备的影响,并通过实验对照比较来证明模型的可靠性。     

旋转叶片结冰风洞试验研究

水平轴风力机叶片结冰研究是当前以及未来风力机可靠性研究的一个重要方向。本研究旨在搭建一套可模拟绕轴旋转状态下的玻璃钢叶片结冰试验系统并对其进行验证,为实际风力机叶片缩比模型结冰风洞试验提供研究基础。试验系统采用自行设计的基于自然低温的结冰风洞试验系统以及旋转叶片试验台,对翼型为NACA0018的玻璃钢叶片进行绕轴旋转结冰风洞试验。结果表明:在不同环境工况下,叶片的结冰形状虽然不规则,但仍有一定的规律性,通过建立冰形评价方法可以获得其典型特征量的变化趋势。利用回归正交实验设计,将无因次结冰面积与无因次结冰驻点厚度这两个典型特征量作为响应值,获得了结冰规律曲线,与试验值相比在一定范围内具有较高的重合度。本试验系统可用于进行风力机叶片结冰研究,本研究结果可为叶片的防除冰提供参考。     

基于ZigBee的高速公路结冰信息检测系统的设计

针对高速公路上结冰状况仅靠驾驶员观察易导致事故的现状,根据结冰温度和冰的导电性,并结合光在冰层中的传播特性,提出一种利用ZigBee技术的新型的高速公路路面结冰信息检测系统。该系统以楔形光纤作为光的传播媒介,通过采集光纤内光强的变化,结合温度和阻值的大小来融合出高速公路上冰的冰厚和冰型。介绍温度、阻值和光强等采集模块的设计原理,及实验测试环境的实现。经过验证,该系统可有效检测出路面的冰厚和冰型。     

基于LabWindows/CVI的导弹舵机测控系统设计

舵机是导弹控制系统的重要执行机构,为实现对电动及气动多种型号导弹舵机性能的测试,设计开发了一种基于LabWindows/CVI虚拟仪器的测控系统。介绍了该测控系统硬件组成和软件结构流程,软件设计过程中充分利用多线程、数据库等技术,准确快速完成舵机自动化性能测试。应用结果表明:该舵机测控系统工作稳定,测试精度和自动化程度高,满足舵机试验测试精度和技术指标要求,为舵机的性能研究和维修维护提供了良好的测试环境。     

遗传算法在跨超声速风洞总压控制中的应用

总压作为风洞控制中的重要流场参数,其调节性能是风洞控制系统能否满足试验要求的重要指标,为提高跨超声速风洞的总压控制水平,需对总压控制策略进行设计。针对某跨超声速风洞对总压控制系统提出的快速性和精确性要求,提出串级控制、智能PID控制和总压分段控制等方法,并利用MATLAB系统辨识工具箱对流场调节阶段的总压系统模型进行了辨识。提出将遗传算法应用于风洞流场调节阶段的PID控制器参数整定中,重点对基于遗传算法的PID控制原理和参数整定步骤进行介绍,并针对遗传算法的遗传算子进行了设计。系统仿真和风洞实际运行情况表明：该方法较常规PID参数整定与优化方法,具有更好的控制性能指标,满足总压控制系统精确性、快速性、鲁棒性等要求,为后续风洞建设和设备改造提供了新方法。     

飞机结冰过程的传热研究

基于液/固相变的基本理论,对飞机结冰过程中冰层和液膜的传热特性进行了研究,建立了考虑固/液相区传热特性及固/液、气/液界面同时移动条件下的传热模型,并采用该模型对飞机结冰过程中的冰层和水膜生长特征进行了分析.研究表明,所建模型考虑了固、液相区的传热过程及液/固相变的非线性特征,对冰层生长速率及冰型特征有着较好的预测作用.     

某型连续式跨声速风洞阀门控制系统设计

针对某型风洞阀门数目较多,位置分散,空间较少等问题,为避免"硬接线"集中控制方式带来的诸多问题,采用一套PLC系统完成对各类阀门的控制,并由上位机通过PROFINET网络进行调度与指挥,实现远程控制;对阀门阀芯定位精度与流量调节精度的关系进行了推算,并据此选定了阀门电动执行机构型号;在已调试完成的某风洞的吹风试验表明,通过该方法所设计的阀门控制系统流量调节精度可达到0.1%。     

圆形内肋管蓄冷器蓄冷结冰厚度与时间的分析

文中提出了圆形内肋管蓄冷器的物理模型,并对其蓄冰过程建立数学模型;经过模型求解,得出了该蓄冷器蓄冰过程结冰厚度与时间的关系。该结果能较好的反映蓄冰动态过程。     

分布式航天器真空热试验测控系统设计

针对航天器真空热试验对数据采集、温度控制及系统功能的要求,设计开发了一套基于LXI总线的分布式测控系统。针对目前控制系统对于温度控制系统大滞后、非线性的控制性能不佳的缺点,采用模糊自整定PID算法提升了当前控制系统的控制品质,实现了对航天器的外热流模拟与温度控制。实际运行结果表明,该系统具有可靠性高、扩展性强、控制精度高等优点,并且试验准备时间比原有系统减少一半以上,提高了试验人员的工作效率。     

安装角对旋转翼型结冰分布影响实验研究

为开展风力机叶片翼型在旋转状态下不同安装角表面结冰分布规律的研究,基于自行设计建造的一种利用自然低温的结冰风洞试验系统,完成了对称翼型NACA0018在0°、10°及20°三种安装角下的结冰风洞试验,试验中选取了200 r/min、400 r/min及600 r/min三种转速,选取了6 m/s及8 m/s两种风速,并利用高速摄像机获得了叶片表面的结冰分布,拍摄时间分别设定为15 min、30 min、45 min及60 min。利用前期研究提出的一种不规则冰形评价方法,对不同工况下叶片表面的结冰冰形进行了定量分析,利用相对迎风面与绝对迎风面定性分析了不同安装角对叶片表面的结冰区域的影响。研究结果表明,安装角对叶片表面的结冰分布影响较大,同一工况下不同安装角的叶片表面结冰有较大差异,转速也是影响结冰的关键因素,而风速对结冰分布的影响较小。本研究可为风力机叶片防/除冰技术提供参考。     

“看见”一种新型的二维冰结构

 固体表面与水(冰)形成的界面是自然界中最常见的界面之一。它直接或者间接地影响到我们的日常生活以及工业技术的方方面面,对于该问题的科学研究涉及表面物理、大气化学、环境科学等多个领域。其中,水在固体表面发生的多相结晶过程是人们研究水和固体界面的一个重要方面。在地上,这种结冰过程能形成美丽的冰川,也会导致路面和铁轨结冰而阻碍交通;在空中,这种结冰过程是大气层循环中的一个重要组成部分,同时也是很多起飞机事故的元凶。     

基于STM32的机载吊舱控制系统设计

机载吊舱控制系统要求对俯仰和方位两个自由度进行控制,通过光电编码器进行信息反馈,以此构成闭环系统,对控制精度和抗干扰能力有严格要求;提出了一种基于STM32的机载吊舱控制系统的设计方案,并在STM32平台上进行μC/OS-II嵌入式系统移植,同时加入PID控制算法用来提高系统的控制精度和抗扰动能力,结合控制需求,开发了机载吊舱的两自由度控制程序,实现了上位机控制命令的传输和伺服控制单元的信息反馈,最后通过实验验证设计结果;该控制系统软硬件裁剪方便、控制精度高,对吊舱控制系统的开发应用具有一定的参考意义。