为了实现鸟类翅膀扑动过程中的复杂运动,设计了一套能够实现挥拍-折叠运动的扑动机构,首次采用了ADAMS-XFlow联合仿真的方法进行气动特性研究,分别研究扑动频率与来流速度对其气动特性的影响,得到了在不同条件下的升力系数和推力系数曲线、速度云图及展向压力云图,结果表明:增加扑动频率可以大幅度提高仿生扑翼飞行器的气动特性;增加空气来流速度将降低仿生扑翼飞行器的气动特性;增加扑动频率和来流速度都将减小扑翼的速度波动对气动特性的影响。

针对弹道式飞行器大风区平稳风和切变风引起的气动干扰力矩较大,进而导致对发动机摆角需求和伺服系统功率需求较大问题,提出了基于气动力辨识的主动减载控制方法;推导了基于加表测量信息的气动力辨识模型,在传统比例微分姿态控制方案基础上,将气动力引入姿态控制回路,引导弹体姿态朝向风向方向偏转,降低气动干扰力矩,进而减低主发动机摆角需求;仿真试验结果表明:与传统姿态控制方法相比,基于气动力辨识的主动减载控制方法将飞行器大风区摆角需求降低了56%,提升了飞行器总体设计性能。

采用优化方法识别气动力降阶模型的核函数,其基本思想是:为气动力降阶模型的每一个核函数构造一个拟合曲线,优化拟合曲线的参数,使气动力降阶模型的气动力输出和CFD或试验结果一致。二维叶片气动力降阶模型的算例和结果表明:识别得到的核函数与用阶跃方法识别的结果完全一致。

围绕无人机静气动弹性、柔性无人机的气动弹性分析、气动弹性非线性和气动弹性主动控制几个方面对无人机气动弹性研究现状做了分析总结,阐述了气动弹性学科分类和相应特点。

使用有限元方法对某型号高超声速火箭弹舵翼真实飞行工况进行气动热仿真,结合动网格和生死单元法进行舵翼烧蚀过程仿真,通过编写数据映射程序实现流体场与固体场之间的数据映射。计算了采用D6AC钢作为舵翼主要材料时,舵翼的烧蚀过程和最终烧蚀形貌。仿真结果表明D6AC钢舵翼的前缘区域被烧蚀,中后部区域基本完整。通过对比电弧加热风洞试验结果可知,仿真烧蚀结果的误差在工程应用允许误差范围内,未来可使用此方法预测不同材料舵翼的动态烧蚀过程与烧蚀区域。

采用虚拟模型进行了子母弹头罩、开盖、侧向子弹三级综合分离过程的三维数值模拟。分析了多级分离过程中的一些共性问题和特性问题,对分离初期子弹、母弹、整流罩、外层挡板多体相互运动、流场相互干扰进行数值仿真。综合多级分离过程中可能出现的问题,设计了三级分离方案,重点对分离姿态、各子级初始分离速度以及挡板气动干扰3个影响因素展开研究。结果表明,较大的分离姿态角不利于抛撒后子弹的稳定飞行,合适的初始分离速度以及挡板的存在可对分离稳定性实现优化。合理控制分离姿态、各子级初始分离速度以及挡板的影响,可以实现设计模型的三级安全分离。

建立了火炮底凹弹丸的数值计算模型，基于Navier-Stokes方程对底凹弹的超声速绕流流场进行了求解，得到了弹丸的流场参数与阻力系数，探讨了不同底凹侧壁倾斜角度对底凹结构减阻性能的影响。研究发现:就提高弹丸底压以减小其气动阻力而言，带有“收缩角”的底凹结构优于传统的圆柱状底凹结构;底凹结构的“收缩角”存在最优值。

以二元三自由度机翼为研究对象,实现了对气动非线性机翼的气动主动控制。基于ONERA动态失速模型和三自由度二元机翼运动方程,建立了机翼的非线性气动模型并整理成状态空间形式;使用线性矩阵不等式求解出极值点并通过建立映射关系完成对反馈矩阵的求解,完成整个状态反馈控制系统的设计。仿真对比开环和闭环系统的超颤振速度条件下时域响应、"1-cos"阵风响应,对比结果表明,设计的反馈控制律可以有效地改善机翼气动特性。

为探索挖掘前掠翼气动力优势,构建了一种串置式高速前掠翼布局研究模型,在来流马赫数0. 8和-10°～+20°中小攻角范围内,按RANS方法并选用可实现k-ε湍流模型,数值仿真其定常三维湍流场纵向气动力和受前后翼位置影响的变化特性。结果表明:在10°攻角后,串置式前掠翼基本模型获得的升力系数比相应单前掠翼的有所提高,而升阻比变化基本相同,串置翼基本模型在5°攻角时升阻比最大;在5°攻角之后,后翼下置串翼模型的升力系数比后翼上置和基本翼模型有所提高,而升阻比变化基本相同;在前后翼翼面附近绕流中捕捉到局部激波,并且翼根与机身交接区域可见有低速旋涡;串翼试飞模型平飞姿态稳定并能做一定机动飞行,串置式前掠翼模型构建方案可行,仿真计算为后续进一步开展研究奠定了基础。

为实现液压伺服阀辅助控制火炮反后坐装置中控制阀体的实时反馈,提出基于CAN总线同步控制两个伺服阀的控制方法。在传统阀控反后坐装置的基础上建立数学模型,利用CAN总线可挂载多个主机设备的优势,将两个伺服阀进行连接,完成系统的搭建;将模糊PID算法引入到仿真中,得到阀体开度和后座阻力的关系曲线,分别加入此装置和传统阀控装置时的后坐阻力曲线。结果表明:加入双伺服同步阀控系统的曲线,在达到峰值后更平稳,消除峰顶效果更好。