从竹蜻蜓到直升机旋翼系统

通过对蜻蜓目昆虫的古文献记载、蜻蜓的飞行特点以及葛洪在《抱朴子》中有关"飞车"记载的分析,指出现有文献中关于"竹蜻蜓"起源说法的不当之处.在分析竹蜻蜓的直升飞行状态和倾斜飞行的进动特性的基础上,阐述了直升机旋翼系统与竹蜻蜓的不同之处.指出直升机旋翼系统的拉力产生原理虽近似于竹蜻蜓,但现今已发展成为一个非常复杂的系统,科技含量远高于竹蜻蜓.古代的发明是由生活经验促成,与现代许多发明之原理相近,但是没有及时形成知识体系,仅停留在个案层面,不易推而广之;需要把经验逻辑化、体系化,才便于指导工程实践,形成良性循环.     

多旋翼飞行器1）

叙述直升机和多旋翼机的力学原理,解释多旋翼机如何利用各旋翼的转速变化实现各种飞行动作.     

侧压式道气道流场特性研究

应用表面油流和压力测量技术,结合数值模拟方法研究了超燃冲压发动机侧压式进气道无支板和有支板两种典型工况的基本流动特性.结果表明:由侧壁诱发的后掠激波与底板边界层相互作用,形成一对逆向旋转的漩涡,该漩涡在下游不断发展并偏离底板,在出口截面形成一个低马赫数低总压区;支板的引入增加了压缩率,但同时导致底板与侧壁边界层严重分离,使进气道性能偏离设计工况.     

航炮冲击波作用下的直升机模拟台架数值仿真

直升机航炮在发射时形成的强烈冲击波不仅对周边结构构成损伤,产生的炮振环境还会导致附近设备的失效和损坏,航炮的机弹相容设计一直是武装直升机研制过程中的难点问题。本研究基于经典的爆炸力学理论和某航炮地面靶试实测结果,对炮口冲击波形成的压力场进行了数值拟合,同时考虑冲击波正压时间的差异性,分别建立了超压分布的空间场与时间脉冲场。根据模拟台架与航炮的结构方案,在有限元软件中对炮口冲击波形成的超压扩散过程进行了模拟,然后利用非线性瞬态分析方法,对直升机模拟台架在超压作用下的冲击过程进行了仿真,分析了台架蒙皮、骨架以及连接结构的动态响应变化规律,可以为地面台架的尺寸设计和结构优化提供依据。     

直升机不平衡旋翼动力学建模与轴心运动轨迹分析方法研究

研究了Johnson提出的倾转旋翼不平衡载荷前飞动力学模型,将其桨叶分析方法应用于直升机旋翼系统模态分析。在刚性条件假设下推导了直升机旋翼弹性阻尼和惯性力综合作用时桨叶的挥舞和摆振运动方程,给出了固定和旋转坐标系下对应的运动方程。通过引入均匀入流和线性扭转假设,获得了运动方程的理论解析解。利用叠加原理,得到了桨毂轴心运动方程;采用Newmark法进行振动微分方程求解,最终得到了直升机旋翼的轴心运动轨迹。以某型直升机旋翼系统为例,验证了本研究所提出旋翼桨叶模态分析方法的准确性,给出了兼顾计算精度和效率的最佳求解步长选取方法;预测了典型飞行状态下的桨毂轴心运动轨迹,为直升机旋翼系统设计提供了基础方法和技术参考。     

多普勒频移修正在测定直升机飞行噪声固有频率中的应用

对于噪声信号采集系统采集的某型直升机的飞行噪声信号,提出了结合机载GPS数据,进行多普勒频移修正,然后叠加多个多普勒频移修正结果,以得到直升机旋翼、尾桨和减速器噪声固有频率的新方法,可以大大减小单次多普勒频移修正的误差。这种方法为确定飞行器飞行噪声固有频率提供了有效的途径。     

考虑边界层效应的进气道声衬最优阻抗的快速预测方法研究

在进气道内布置声衬可大幅降低大涵道比涡扇发动机的风扇前传噪声,对其声阻抗进行优化可进一步带来结构设计和空间布局上的收益;传统设计过程中针对最优声阻抗的预测没有考虑边界层效应,然而其对某些工况下的声吸收率误差达10 dB。为兼顾预测精度和计算耗时,本文发展了一种考虑边界层效应的最优声阻抗的快速计算策略:基于Brambley阻抗边界条件下线性化的欧拉方程的解,假设最低衰减模态的最大吸收率发生在圆管道模态归并点(野点),将声衬阻抗优化问题转化为寻找第一个野点对应声阻抗问题。采用该方法考查了不同平均流马赫数、边界层厚度、周向模态阶数和频率的影响,并与数值精确解及其他学者计算结果进行对比,结果证明了该方法的有效性,为将其推广到缓变进气道和多模态传播问题提供了参考。     

歼击机进气道结构强度设计方法研究

重点介绍了基于几何非线性和总体-局部(GLOBAL-LOCAL)求解策略的进气道结构强度仿真分析技术,以此技术建立先进的进气道结构强度设计方法。该方法精度高,工程实用性强。该方法对现代歼击机进气道结构设计能够大幅度提高进气道结构强度品质,降低设计成本,提高设计一次成功率。给出了应用实例。     

直升机光电系统网络协同目标瞄准方法北大核心CSCD

针对直升机网络化和信息化的探测需求,提出了利用数据链信息快速引导机载光电系统实现目标瞄准的方法。分析网络信息引导过程中光电系统的目标瞄准指示误差,给出目标信息坐标转换和延迟处理算法以及光电系统瞄准线偏差估计方法,最后通过仿真实验重点研究了数据精度、数据率、延迟时间等对直升机光电系统网络协同目标瞄准的影响。仿真结果表明:减小数据延迟时间,提高数据率和数据精度是减小网络协同目标瞄准误差的有效途径,采用合理的目标信息延迟处理算法,对提高目标状态估计精度,减小目标瞄准线估计误差具有一定的作用。     

舰载直升机光电系统发展及其关键技术

综述了国外舰载直升机的发展历程及现状,重点阐述了光电系统在美海军直升机作战概念中的战术作用及作战任务。针对美军舰载直升机未来的主战光电系统多光谱目标成像系统,从传感器、视场、图像处理、协同作战等方面分析了舰载直升机光电系统的技术现状与发展趋势,传感器分辨率达到1 280像素720像素,视场从大于40覆盖至小于1;采用共光路及二级稳定,稳定精度小于5 rad;集成图像增强、融合和拼接功能后图像延迟小于1帧;地理定位精度提高至5 m（80 km目标）。最后探讨了舰载直升机光电系统的发展重点与关键技术。