针对特定加工误差,利用CFD模拟方法对典型弹型的气动参数进行分析。采用六自由度外弹道模型,对质量偏心弹丸稳定性能进行了计算与分析。结果表明,质量偏心对滚转阻尼力矩和马格努斯力矩影响很大,从而使章动周期变长、攻角(章动角)衰减变慢,弹丸飞行失稳趋势明显。

针对高超声速稳态巡航飞行的气动参数/轨迹联合优化问题,设计了嵌套形式的两级优化器。其中,内层优化器针对巡航轨迹进行优化,优化算法选用序列二次规划算法(Sequential Quadratic Programming,SQP);外层优化器基于巡航轨迹的优化结果,对气动参数进行优化,分别采用序列二次规划算法、遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和基于两者的混合算法进行优化。对整个联合优化问题进行了描述,对嵌套联合优化的方法优势和流程进行了说明。给出了嵌套优化器在内外2层的优化模型,包含设计变量、目标函数和约束条件。最后,进行了多组联合优化仿真,得到了巡航航程随升阻比提高的优化幅度曲线。同时,对不同外层优化算法下的优化全局性、计算效率等进行了对比分析,并结合各方法的优缺点,给出了实际优化问题中优化算法选用的建议。

提出了在风洞试验获取的气动参数的基础上对由各种误差和扰动引起的气动偏差进行修正的方法。采用扩展卡尔曼滤波算法,利用雷达获取在线飞行弹丸的一段飞行数据(位置和速度),使用已知的气动参数对飞行数据进行过滤得到气动参数的修正系数,对已知气动参数中的阻力系数和升力系数进行修正,为后段弹道计算提供更加精确的气动参数。通过仿真计算,验证了上述方法的有效性,并利用弹道外推计算,通过对比落点误差证明了上述方法的精确性,为气动参数辨识和弹道修正提出了新的途径。

在导弹设计研发的初始阶段,需要精确获取导弹不同气动外形对应的气动参数。然而,获取导弹气动参数的传统方法存在价格昂贵、过程耗时等缺陷。为此,本文进行了基于神经网络的导弹气动参数预测研究,构建了利用思维进化算法优化的BP神经网络模型。建模结果表明,利用该方法进行导弹气动参数的预测是可行且有效的,在样本所确定的参数范围内,对导弹的气动参数拟合能力较强,具有较好的泛化能力。

本文在二维平面篦齿试验台的基础上,利用试验研究与数值计算相结合,对台阶篦齿进行了几何参数和气动参数影响下的篦齿流动特性研究。结果表明,流量系数随压比的增大而增大;在低雷诺数范围,流量系数随雷诺数的增大而增大,在高雷诺数范围,流量系数随雷诺数增大基本不变。齿数研究中,随着齿数增多,流量系数减小。齿顶间隙研究中,随着齿顶间隙的增大,流量系数减小。

在评价飞机进气道与发动机相容性时,通常需要在进气道出口和发动机进口之间安装测量耙,来获得进气道出口的气动参数。本文针对5种类型的进气道测量耙,研究其对进气道的阻塞作用,通过数值模拟的方法,得出不同测量耙对进气道流量、出口总压、出口马赫数及低压区面积的影响,找出了相对较优的测量耙构型,对后续测量耙设计有一定的指导意义。

基于FLUENT流体动力学软件对新月形覆冰双分裂导线绕流场进行了数值模拟,获得了各子导线阻力、升力及扭矩系数随子导线之间间距和风攻角的变化规律。进而利用ABAQUS用户自定义单元实现了随两子导线相对位置及风攻角变化的气动力、随子导线间间距变化的电磁力的施加,研究了随子导线间距变化的气动载荷以及电磁力对覆冰双分裂导线舞动的影响。分析了不同电流强度下双分裂导线的位移时程、运动轨迹、频率和子导线间间距时程等振动特征。结果表明,覆冰子导线相对位置变化对背风侧子导线的气动特性影响明显,电磁力及变化的气动力对分裂导线舞动特征的影响不可忽略。

针对高超声速飞行器运行环境中气动参数大范围变化可能导致失稳现象,构建高超声速飞行器姿态的滑模变结构控制器。通过多时间尺度理论将飞行器姿态控制系统分为内外双闭环子系统,分别为内外环设计滑模姿态控制律,保证控制系统对气动参数变化不敏感,能稳定准确地跟踪期望姿态角指令。仿真结果表明所提滑模变结构姿态控制算法性能良好,对气动参数变化有一定的鲁棒性。

针对扑翼飞行器面向控制建模时无法直接测量气动参数并精确建立气动模型的问题,传统BP网络辨识法依据扑翼飞行器试飞数据,使用BP网络计算当前气动参数,再结合扑翼飞行器动力学模型计算其飞行状态,与试飞数据比较后,将误差经扑翼飞行器动力学模型反向传播至BP网络来更新网络参数。实验表明传统方法计算精度较低,且动力学模型复杂度高,存在梯度消失问题,为此提出一种基于双BP神经网络的气动参数辨识方法。该方法首先采用一个BP网络对扑翼飞行器动力学模型进行逆向辨识,为后续气动参数辨识提供理想网络计算模型,再结合批量随机梯度下降法用另一BP网络将扑翼飞行器柔性等非线性因素综合到待辨识气动模型中,实现扑翼飞行器气动参数辨识。实验结果表明所提双BP神经网络法在辨识精度、模型复杂度和模型训练时间等方面均优于传统BP网络法...

在进行管道气动参数测量时,为了使测量结果更为准确,测量装置一般安装于管道的平直段。基于五种不同的管径和九种不同的内部气流马赫数,研究管道平直段长度对气动参数测量结果的影响。通过研究确认,在不同管径和不同内部气流马赫数时使测量误差小于2%的最短平直段长度,为试验和工程应用提供参考。