基于灭点理论的飞机着陆段姿态角测量

为了更好地解决目前飞行试验中飞机着陆时姿态角参数精确测量问题,基于灭点理论,根据飞机降落过程中机载摄像机所获取到的跑道面影像,提出利用跑道平行线解算飞机姿态角参数的新方法。论述了灭点与摄像机外方位角元素的函数关系,建立了基于灭点几何与直线几何约束条件进行姿态角参数解算的数学模型。试验结果表明,该方法切实可行,能够获得精确可靠的飞机着陆过程中姿态角数据。     

基于前视跑道图像的飞机偏心距精确测量

根据飞机地面最小操纵速度试飞的光电测试需求,提出一种基于前视跑道图像的飞机偏心距精确测量技术,通过在飞机中后段机腹中心线上加装前视高速数字摄像机,获取飞机运动时跑道及飞机起落架的前视序列图像,通过图像判读获取飞机主起连线与跑道标识线交点的亚像素坐标,在摄像机测量参数高精度标定的基础上,根据摄影测量的单站定位原理精确解算交点在物方空间坐标系下的坐标,进而获取飞机偏离跑道中心线的距离。飞行试验测试结果表明,该测量方案切实可行,数据直观可靠,可实现3 cm的测量精度,完全满足试飞测试任务需求。     

飞行试验湿度参数测试技术研究

为了确定飞机噪声测试结果的有效性及对噪声试飞数据进行修正,设计了一套完整的湿度参数气象测试方案;方案采用塞斯纳作为气象测试飞机,针对特定的气象测试需求,设计了盘旋上升的气象测试轨迹,并采用露点仪作为湿度测试设备;该湿度测试方案已经成功应用于ARJ21-700飞机噪声合格审定试飞,是国内相关飞行试验气象测试的首次尝试;实际的飞行试验结果表明,该方案能够准确、有效地测量飞行试验湿度等气象数据;该方案的成功应用,为今后相关的试飞测试提供了重要的参考价值。     

四旋翼飞行器姿态解算与滤波

四旋翼飞行器的运动控制关键在于对飞行过程中的实时姿态角控制。目前实时姿态角信息还不能直接测量出来。为了能利用已有的传感器数据解算出更准确的姿态角,通过物理实验详细分析了四旋翼飞行器姿态角的解算和滤波算法。首先,通过联立欧拉方向余弦矩阵与四元数矩阵,得到用四元数表达的姿态角表达式。然后,结合加速度计和磁强计实时测量的数据,分别采用互补滤波和卡尔曼滤波两种方法来补偿四元数结果,分别分析如何选取最佳参数,并对比分析了两种滤波方式的优缺点。在一定精度要求范围内,这两种滤波方式都能获得更加准确的姿态角,但是互补滤波相对卡尔曼滤波有一定的解算时延。因此在精度要求一般的系统中,这两种滤波方式都可以用来求解姿态角,卡尔曼滤波方法则更适于对实时性要求更高的系统。     

高精度光电弹道测量系统

 利用光电跟踪系统实时测量导弹类飞行目标已成为靶场测试手段的发展趋势之一,光电跟踪系统需要具备高精度跟踪高速飞行目标、实时输出目标飞行轨迹数据以及目标飞行姿态等实时图像信息。提出一种新型车载光电弹道测量系统,应用高强度轴承改善角位置输出的稳定性;利用再生反馈控制技术抑制跟踪快速目标时产生的滞后误差,提高光电弹道系统的测量精度;将测量数据归一化为垂线测量坐标系中的测量值,以20 ms的刷新率对外输出;提出模拟航路检测方式,可在野外条件下完成对光电设备性能检测,实际稳态跟踪精度可达到0.21 mrad。     

采用针孔照相法测量炮弹飞行姿态

测量炮弹的飞行姿态,特别是距炮口200米内的飞行姿态,是外弹道实验最重要的内容之一,因为飞行姿态与飞行稳定性及射击密集度的研究密切相关。当前,测量飞行姿态的方法有攻角纸靶、弹道靶道及高速摄影等。攻角纸靶简单、经济,但它对弹丸的运动有干扰,精度较低;弹道靶道能得到精确的飞行姿态数据,但必须建立一系列火花闪光照相站,耗费巨大;弹道同步照相及高速分幅照相也可测量姿态,但因精度较低,化费大,实际上没有得到广泛应用。 用在弹头上安装针孔照相机的方法,并借助一个频闪平行光源,能够直接记录攻角——时间变化曲线。此法比较简单、经济、精确,其缺点是需要回收射击的炮弹。     

多数据融合在导弹遥测监控视景仿真的应用

针对目前传统遥测系统在获取导弹的姿态参数、环境参数和工作状态数据显示不够直观且不利于监控和显示飞行轨迹的问题,设计了遥测监控视景仿真系统。该系统通过卫星通信模块将采集到的弹道姿态参数信息利用卡尔曼滤波算法进行数据融合后传输到用户终端,实时驱动视景仿真系统中导弹三维仿真场景以便直观形象真实地显示导弹运动状态。实验结果表明了该系统可多次多视角重复观测导弹飞行状态,可实时再现导弹飞行发射过程,有利于提高导弹研发效率并显著降低研发成本。     

飞参系统实时监视技术研究

针对飞机研制阶段各系统交联试验时故障定位慢、检查测试手段匮乏的问题,设计了飞参系统的实时监视功能。飞参系统中的机载设备与地面设备通过以太网进行数据交互,实现飞机状态的实时监视。分析了实时监视功能的作用与优势,并从某型飞参系统功能需求出发,阐述了机载设备的硬件配置及软件架构。基于UDP通信协议,提出了一种机载设备与地面设备交互的数据收发策略。该策略通过地面设备控制数据通信周期,机载设备采集的数据按周期发送给地面设备还原显示,实现了飞行数据的一边记录一边监视。实际应用表明,飞参系统的实时监视功能丰富了试验测试手段,提高了各个系统试验效率,实现了对飞机实时状态的监测,为航前快速检测技术的发展奠定了基础,具有很高的工程实用价值。     

采用针孔照相方法测量弹丸飞行姿态

一、引言 测量弹丸飞行姿态,特别是出炮口100—200m以内的飞行姿态,是外弹道测试的重要内容。它与弹丸的飞行稳定性及射出密集度的研究有着非常密切的关系。 弹丸摆动幅值(攻角)及摆动波长的大小因弹而异,通常攻角幅值约2°～15°,波长约几米到几十米。要求至少可能测量3～5个摆动波长的攻角变化曲线。     

基于PSD的风洞模型姿态角光学测量技术研究

开发了一种基于光电探测技术的风洞模型姿态角光学测量技术,实现了对姿态角的精确、实时、非接触测量。对激光探测头、模拟试验平台进行了优化设计,编写了功能齐全的实验软件,模拟了风洞试验运行实况,深入开展了一维和二维角度测量实验和分辨率测试实验。实验结果表明,该技术可对模型变化角度进行实时精确测量,测量范围达到了-10°～10°,测量精密度为0.0023°,测量准确度为0.0026°,分辨率可达到0.001°。该光学测量技术在风洞模型的角度测量和振动测量实验中切实可行,为测量风洞试验模型的姿态及振动提供了一种简洁有效的测量方法。     

基于4G通信的民机试飞遥测监控技术架构

民机适航审定试飞时需要传输海量的测试数据,由于试验科目的苛刻要求,试飞任务需在多地同时开展。针对这种需求,提出一种基于4G通信的民机试飞监控技术架构,构建多地试飞一体化测试网络,并通过了飞行试验数据传输测试,该技术架构可满足试验机试飞数据高速传输需求,满足试验数据多地传输需求。该技术的应用增强了安全监控能力,提高试飞效率。     

飞行器遥测设备与综控机一体化设计

随着新一代飞行器技术的快速发展,对其体积、航程以及信息化程度的要求越来越严格。为此,提出了飞行器遥测设备与综控机的一体化设计,利用的数据监测与处理模块替代传统飞行器上单独的遥测设备,将其集成到综控机当中,大大节约了飞行器空间,提高了其信息处理与监测能力。该模块基于NandFlash存储器、DSP/BIOS实时操作系统千兆以太网接口以及PCM接口,能够实现大量数据的实时存储与传输。经大量试验证明：NandFlash存储器能够可靠的记录大量实验数据,千兆以太网接口可以很好的实现飞行器系统与测试设备之间的高速数据传输,通过PCM接口能够组织完成遥测数据的实时发送,既具备传统遥测设备的功能,又提高了数据处理、存储与监测的能力。     

基于散射矩阵法的飞机壁板声学优化设计

采用散射矩阵法分析夹层板结构声学特性,并对典型的夹层板结构即飞机壁板进行声学优化,预计飞机壁板隔声特性,获得蒙皮、隔声隔热层、内饰板及它们的组合结构的声学性能。针对尾吊飞机客舱后部噪声过大问题,通过增加铺设隔热隔声层以及部分区域优化安装阻尼层等一系列被动降噪处理方法,对主要传递路径的飞机壁板结构进行优化,降低客舱后部噪声水平,并进行试验验证。试验结果表明:散射矩阵法可快速准确获得夹层结构的隔声性能,并与混响室法测试结果吻合较好;在厚度不变的前提下,改变隔热隔声层的铺设方式和材料密度对壁板隔声性能影响较小,但在蒙皮内侧粘贴阻尼层能在一定频段范围提高壁板隔声性能;将优化的壁板构型应用到飞机后舱段侧壁板,舱内噪声水平可降低约3 dB。     

飞机外露物隐身改进设计研究

外露物在一定程度上影响飞机隐身性能,而外露物的共形设计会增加成本。针对低成本准隐身飞机,本文探讨了一种外露物的隐身改进设计,主要采取优化外形,涂敷吸波材料、提升加工工艺等措施实现低成本飞机RCS值的缩减。经过隐身仿真、隐身测试等手段,获取了外露物在不同频点、不同极化下的RCS值,并通过仿真、测试数据对比验证采取隐身改进措施的有效性,并为其它外露物隐身设计提供了设计依据和手段。     

A standardised test environment to compare aircraft noise calculation programs

A new standardised test environment for aircraft noise calculation programs is presented. By means of this test environment different programs for aircraft noise calculation can be compared systematically. For this purpose a complete data set was developed, containing all relevant information needed to perform unambiguous aircraft noise calculations in the vicinity of an artificial airport. The input data is provided in a generic, non-program-specific form in order to be applicable to programs based on different calculation methods and data structures. In addition to the input data, guidelines on the file format of the results of calculations performed with different programs are specified to facilitate direct comparisons. The test environment and its data structure are outlined and examples of calculations according to this scheme are presented.     

飞机激光雷达散射截面测量与分析

飞机激光雷达散射截面的测量,对于研究飞机激光散射特性以及评估探测系统至关重要.本文介绍了飞机激光雷达散射截面测量理论,设计了飞机激光雷达散射截面测量装置和测量方法,并通过实验验证了该装置与测量方法.在全尺寸真实飞机试验与测量过程中,通过对原始数据高斯补偿与背景修正,获得了误差小于7%的飞机激光雷达散射截面数据.实验结果表明,本文提出的飞机激光雷达散射截面测量与分析方法是正确的和有效的.     

机载网络数据实时处理系统设计

推进剂补加飞控模拟器是飞控中心用来验证推进补加程序和地面测控方案、训练操作人员的模拟仿真系统,为系统演练构造一个尽量逼真的任务环境。提出了一种用于推进剂在轨补加任务准备的飞控模拟器设计,详细介绍了系统结构和原理, 给出了系统信息流向、软件设计,最后对主要技术难点及解决措施进行了说明,该模拟器具有真实性高、通用性高及灵活性高的特点,可以实现对推进剂在轨补加过程的动态模拟,在我国首次推进剂补加任务准备中得到了充分的应用和验证,取得了较好的效果。     

基于案例和规则融合的民用客机故障诊断系统设计

目前很多工程应用中的飞机故障诊断方法,只考虑单一的基于案例或基于规则的诊断方法,故障诊断的效率有待提高。本文针对民用客机地面运营支持系统的特点和要求,将案例和规则融合的推理机制引入到飞机故障诊断系统的设计中。该方法采用规则推理为前导、案例推理后置补充的结合方式,最大化地利用飞机故障隔离手册知识和从维修记录中提取的案例知识,从而提高首次故障隔离效率、降低无效排故时间。以民用客机某系统的典型故障为例,阐述了该推理机制在故障诊断中的应用。通过历史飞行数据试验,验证了提出的基于案例与规则融合诊断方法的有效性,以此为基础设计的故障诊断方案可为航空公司构建更完善的专家系统提供参考。     

飞行器供配电系统地面通用测试接口设计

供配电地面测试负责为飞行器提供模拟供电、控制状态切换、采集并传输系统状态信息,配合完成全飞行器全周期的综合测试任务。本文首先简要介绍了供配电地面测试系统的基本功能和设备组成,然后对供电、控制、测量的接口设计进行分析,最后提出接口通用化设计方案。本文为电气系统地面通用化测试研究提供了有益尝试。