针对变体飞机在变形过程中气动参数变化剧烈,气动数据模型复杂、高阶且含有强非线性这些特性,提出了一种采用多元样条函数对变体飞机气动参数进行建模和估计的方法,解决了变体飞机非对称变形过程的气动力建模问题。首先给出了基于多元样条函数模型结构的变体飞机气动系数模型,该模型能够描述任意对称和非对称的气动力情况;然后详细介绍了多元单形样条函数参数估计流程并推导了具体公式;最后通过误差分析确定了最终模型结构,并通过坐标转换得到总体坐标系中的气动参数多项式模型。结果表明,该方法无需预知变形相关的气动参数具体模型结构,能够得到准确描述任意对称和非对称变形状态下的变体飞机气动力模型。

探讨了铰链销和孔在周期性载荷作用下的磨损情况;以A rchard模型为基础,建立了在给定使用时间t时,铰链间隙增量的数值计算公式;将机构各尺寸参数、载荷、材料属性、许用磨损量等均视为随机变量,给出了单个铰链与多个铰链的可靠性分析方法和计算模型;并以曲柄滑块机构为例,验证了文中所建立模型与方法的有效性和可行性。

针对航母尾迹对舰载机着舰过程气动特性的影响,采用嵌套网格的方法,对无人机在不同风向下的着舰过程进行了数值模拟。首先,对不同网格划分,定常和非定常计算进行了比较,发现有无附面层对航母流场结果影响不大,下滑线上定常计算的结果和非定常时均的结果类似。然后,对0°和±15°风向下的航母流场进行了分析,表明航母尾迹随风向的变化而变化。接着,对单独无人机降落的过程进行了模拟,验证了所建立的嵌套网格的可靠性。最后,对耦合航母情况下无人机的着舰进行了仿真,结果表明降落过程中飞机一直处于低动压的状态,升力和俯仰力矩变化明显,不同风向下着舰气动特性的变化也存在差异。研究结果为以后舰载机安全着舰的评估和控制提供了参考。

采用有限体积法和k-ωSST湍流模型求解雷诺平均N-S方程，使用运动壁面边界条件模拟地面的相对运动，研究了地面效应对带扰流板下偏的多段翼型气动特性的影响，并分析了地效影响下升力系数减小的原因。结果表明:随着离地高度的减小，多段翼型的升力和阻力减小，升阻比有所增大;升力系数的减小幅值随着离地高度的减小和迎角的增大逐渐增大，最大可以减小22%左右;地效影响下，主翼上表面吸力减小导致的升力系数减小幅值是下表面压力增大导致的升力系数增大幅值的3倍以上。升力系数减小原因分析表明:（1）地面效应对干净翼型升力系数的影响与迎角范围有关，在中小迎角下升力系数增大，在大迎角下升力系数减小，而多段翼型往往工作在大迎角下的起降阶段，故其升力系数在地效作用下减小;（2）扰流板下偏前后的升力系数增量随着离地高...

流动控制方案是在弹身尾部弹翼之间排布一定数量的微型突起物，突起物的干扰造成了弹翼上压力分布的变化，从而改变作用于弹箭上的气动力和力矩，实现弹箭飞行姿态的改变，针对弹箭尺寸小和飞行速度高的特点，极有可能成为超声速飞行弹箭的一种快速有效控制手段。采用数值求解三维定常雷诺平均Navier-Stokes方程和k-ε两方程湍流模型的CFD方法，首先分析了超声速状态下孤立突起物的绕流场结构，细致揭示了孤立突起物产生的激波/激波干扰、激波/边界层干扰等流场结构;其次针对孤立突起物与单个弹翼的组合体构型，揭示出突起物对弹翼的干扰流场结构，分析了突起物的形状与安装位置对弹翼绕流场及气动力的影响规律;最后针对Basic-Finner弹箭模型，研究了多个突起物组合的俯仰与滚转方向控制的气动布局方案。研究结果表明:在超声速状态下...

由于高超声速滑翔飞行器（HGVs）具有高速、高机动的特点，对此类目标的状态估计一直是一个研究热点。鉴于采用传统的运动学和动力学模型进行轨迹估计时加速度估计精度不高，提出一种基于气动性能分析的非线性气动参数目标估计模型。首先，在研究了高超声速滑翔飞行器跳跃再入段运动特性的基础上，以类HTV-2飞行器为研究目标，采用气动力估算方法对高超声速滑翔目标再入段的气动力进行计算分析。其次，建立与马赫数线性相关的气动参数“基准模型”和以一阶马尔可夫过程描述的气动参数“偏差模型”，对目标气动参数进行非线性估计。数学仿真结果表明，该方法可以一定程度上提高卡尔曼滤波方法对该类目标的加速度估计精度。

多目标的粒子群算法(MOPSO)在各个领域的优化设计中得到了广泛应用及改进,但是目前仍然存在着在进化后期容易陷入局部最优导致收敛精度低、解的多样性差等问题。引入α-stable分布理论,发展建立了一种新的基于α-stable动态变异的多目标粒子群优化算法(ASMOPSO)。通过α-stable分布生成随机数对PSO算法的种群进行变异操作,增加种群的多样性,在算法中动态调整稳定性系数α实现变异范围和幅度的变化,从而使得改进的ASMOPSO算法具有兼顾计算精度和全局寻优的能力。使用ZDT系列无约束函数和带约束的Tanaka及Srinivas函数对改进前后的算法进行了测试,结果显示出了ASMOPSO算法的快速全局寻优性能。将改进后的算法应用到RAE2822跨音速翼型的减阻和力矩绝对值不增大的综合优化中,得到了较好的多目标气动优化结果。

针对无附面层隔道超声速进气道(DSI)气动隐身多目标优化设计问题,以DSI进气道三维鼓包压缩面(bump)为设计对象,开展DSI的气动、隐身多目标优化设计研究。采用自由曲面变形(FFD)方法实现DSI进气道bump面的参数化表达;分别采用基于雷诺平均N-S方程的计算流体力学方法(CFD)及大面元物理光学法(LEPO)配合一致性几何绕射理论(UTD)计算边缘绕射场的RCS分析方法计算DSI进气道的气动、隐身性能;选择结合基于动态超体积期望改善(EHVI)加点的动态Kriging代理模型与ASMOPSO算法的高效多目标粒子群算法对DSI进气道进行综合寻优设计研究。在较少的调用真实目标函数的情况下,获得了比较优秀的Pareto前沿,通过对所选解的分析比较可知优化后的DSI进气道在气动及隐身方面均优于原始构型。

自动上舵是威胁飞行安全、适航取证中必须关注的问题。随着机械式操纵、非专业驾驶通用飞机市场的逐渐广阔,自动上舵问题仍具有重要的研究意义。以某中型运输机为例,通过分析其协调侧滑试飞数据及数值模拟流场,对该飞机自动上舵的成因进行了分析。在此基础上,提出了双三角背鳍与降低轴式补偿2种气动改善措施,数值模拟结果表明,前者可有效改善垂尾失速特性,但过强的方向舵前缘涡会导致方向舵压心前移,恶化自动上舵现象;后者虽可有效改善自动上舵现象,但会带来铰链力矩与脚蹬力的增加,需对传动比与调整片进行精细化设计。

针对传统的高刚性机器人已无法满足人机交互安全性和复杂环境自适应性的不足之处,利用磁流变液的磁流变效应,提出并设计了一种新型的用于机器人关节的变刚度柔性驱动器。详述了柔性关节驱动原理,设计了驱动器的结构并进行力学分析,同时利用磁场仿真软件Maxwell进行驱动器的磁场分析。最后对驱动器性能进行仿真分析和实验验证,对比分析结果表明该驱动器具有结构简单、易于控制、更宽的主动变刚度调节范围的特点,并且能够吸收振动或者冲击带来的能量,提高了机器人的关节输出能力。