摘要：旋转翼是一种可绕固定轴旋转变体的机翼,广泛应用于新型无人机、巡飞弹、航空炸弹等飞行器,其折展过程中的动稳定特性是决定旋转翼飞行器设计成败的关键基础问题。基于此,梳理了近年来飞行器旋转翼折展过程动稳定机理的研究进展。介绍了旋转翼发展历程及其面临的折展动稳定关键问题;从非定常气动数值模拟、非定常动态特性数值模拟、CFD/RBD一体化耦合数值模拟3个层次阐述了折展过程动稳定数值模拟进展;介绍了旋转翼折展扰动下的非线性动力学建模及动稳定性分析的现状;分析了旋转翼折展动稳定性机理的风洞试验验证情况;总结了旋转翼折展过程动稳定研究面临的科学问题,并提出了可行的研究方向。

摘要：激光熔化沉积(LMD)工艺成形过程中温度测量可以为零件的实时质量控制提供关键信息,针对目前液相金属表面发射率测量不准确、误差较大的问题,搭建基于LumaSense MCS640红外热成像仪的熔池温度监测系统,实现熔池发射率标定及其尺寸测量。基于激光辐射区域中液固相变发生处温度梯度急剧变化这一特征,通过对沿扫描方向的温度二阶导数最大值点进行识别,确定液固相变发生的起始点,成功提取熔池边界辐射温度,标定熔池发射率,根据绘制的熔池中心点冷却曲线验证标定的合理性;通过设计标定实验,实现热成像仪的空间尺寸标定,获取熔池传热特征,并根据熔池红外图像上的特定等温线来提取熔池物理尺度的几何参数(熔池的长、宽和面积)。

摘要：针对倾斜薄壁件的金属增材制造无支撑成形的成形精度问题,研究了单道多层激光熔化沉积(LMD)偏移堆积工艺的倾斜角度与重要工艺参数的相关性,设计了模糊PID控制系统,并对单因素加以控制。为预测直薄壁件的宏观倾角,设计了混合水平正交实验,得到了与激光功率、扫描速度、单层偏移量三因素相关的线性回归模型,对结果分析发现单层偏移量对倾角影响最大。针对此因素进行了动态系统辨识,通过寻优获得了非线性自回归和线性自回归两种模型,进行比较后发现非线性自回归模型拟合得更为精确,拟合度达到了86.65%。基于此模型设计了对应的模糊PID控制器和传统PID控制器,经过仿真比较,结果显示模糊PID控制器的跟踪效果更优良。

摘要：传统的复合材料结构设计方法未能有效利用复合材料的面内设计空间,变刚度结构的实用化为复合材料结构效能的提升提供了新的机会。使用制造工艺成本模型,以制造成本为目标函数,建立结构性能约束和制造约束,通过路径函数法和平移法对一型大展弦比机翼进行变刚度设计,建立了以制造成本为目标的变刚度复合材料结构设计优化方法,实现制造成本减少23.87%,结构减重35.58%,并分析了不同纤维路径对变刚度结构构型设计、性能、质量和制造过程的影响。

摘要：人机协同系统可以充分发挥人类智慧的优越性和机器人作业的高精度与高效率,被广泛应用于决策指挥、工业控制和医疗手术等领域。飞行员驾驶飞行器时需要实时处理大量信息并给出精准操控,操纵负担大。基于典型单旋翼直升机的操控特点,设计一种直升机协同驾驶机器人系统,驾驶机器人连接直升机周期变距杆控制直升机的俯仰运动和滚转运动,飞行员通过总距杆和脚蹬控制直升机的航向运动和升降运动。协同驾驶机器人可以在不改装原有直升机的基础上实现一种新型的人机协同飞行控制,快速提升现有直升机的自动化水平和飞行员在应急情况下的生存能力。研究驾驶机器人控制系统模型,建立适用于直升机人机协同控制的飞行模拟平台,通过飞行员在环飞行仿真初步验证了人机协同控制方法的可行性。在飞行仿真验证的基础上研制了驾驶机器人样机,并将样机搭载在SVH-4直升机上完成飞行实验验证。

摘要：传感器飞机是美国空军实验室提出的一种高空长航时预警监视和信息综合飞行器,采用平台载荷一体化技术理念,兼具飞行器和传感器的双重特征。平台与载荷之间多要素耦合,意味着不同于传统情报、监视与侦察(ISR)飞机的总体设计;飞行条件与性能指标为气动设计带来了新挑战;大展弦比柔性机翼的气动弹性问题不仅造成飞行性能恶化,还会导致机翼共形天线电性能的损失。本文总结了传感器飞机的技术特征,从飞行平台和共形天线两方面阐述了美国传感器飞机系统的发展历程,梳理了支撑传感器飞机发展的一体化布局设计、层流减阻、阵风减缓、共形天线设计、形变测量与重构、电性能补偿6项核心关键技术并介绍了相关应用;从飞行能力、隐身能力、感知能力及协同能力4个方面展望了该类飞行器的发展趋势,可为后续新型ISR飞机提供参考。

摘要：由于广泛采用轻质材料,大型飞机的结构柔性使得控制系统和结构动力学之间存在不可避免的耦合现象,控制器设计必须同时考虑结构柔性对系统反馈的贡献,并满足飞行品质、鲁棒性等目标.提出了一种利用刚体飞行动力学模型和包含弹性模态的高阶模型设计满足多种目标的控制器综合方法,首先由刚体模型设计静态输出反馈参数,满足动态响应、飞行品质和抑制阵风扰动等要求,在此基础上利用已获得的静态反馈参数针对高阶模型设计H∞回路成形控制器,实现对结构模态的抑制,并满足系统的鲁棒性需求.仿真结果表明:设计方法能够充分利用包含弹性模态的大型飞机飞行动力学模型的特点,满足结构模态抑制和鲁棒稳定裕度等多种需求.

摘要：将Kriging代理模型和Pareto遗传算法引入气动外形平面参数匹配设计中,提出一种基于代理模型的多目标平面参数匹配设计方法。将拉丁超立方试验设计用于平面参数筛选,确定出参数匹配方案库;基于方案库的计算流体力学（CFD）分析结果构建Kriging气动代理模型;将Kriging模型替代CFD分析,用于气体布局参数匹配优化设计,提高了设计效率并保证了可信度;通过Pareto遗传算法优化解决多点设计要求下气动布局参数匹配问题,一次性给出参数匹配方案的最优解集,从Pareto前沿中根据设计偏向选择气动布局最佳匹配方案。以典型的双后掠布局平面参数多点匹配优化设计问题作为算例,研究结果表明：Kriging气动代理模型与实际CFD分析结果的误差均小于5%,满足精度要求;根据不同设计偏向,选择了3种参数匹配Pareto优化方案,与原样本方案相比超声速阻力减小6.0%~12.8%,跨声速升阻比增加0.01%~3.40%,证明了匹配设计方法的有效性;通过试验设计的Pareto分析与主、交互效应分析,获得了气动布局平面参数对气动性能影响的定量关系,能够为参数匹配设计提供依据。所提出的平面参数匹配设计方法可应用于其他常规与非常规气动布局型式。

摘要：提出了一种基于拓扑优化的直升机旋翼桨叶剖面设计方法。采用了有限元方法计算直升机旋翼桨叶剖面刚度特性,截面考虑了剪切和翘曲变形,并消除了翘曲位移和刚体位移之间的耦合作用。基于SIMP拓扑优化算法,以旋翼桨叶平均柔度或者剖面刚度为设计目标,桨叶重量为约束函数,建立了旋翼桨叶拓扑优化模型。提出的敏度求解算法具有较高的计算精度,采用序列线性规划算法对旋翼桨叶剖面进行优化设计。结果表明在展长较小并且承受均布升力载荷情况下,Ⅱ型截面梁的柔度最小,而当展长增大时,工字梁截面具有最小的柔度。此外,旋翼桨叶外载荷等对优化结果也有较大的影响。提出的拓扑优化方法适合于概念设计阶段的直升机旋翼桨叶剖面设计。

摘要：在高动态、不确定、资源受限等复杂环境下,无人集群系统执行协同区域搜索、集群优化调度等任务将会面临“感知—判断—决策—行动(OODA)”回路各个领域的挑战。为了提升无人集群系统的任务场景适应能力,必须突破复杂环境下无人集群系统自主协同关键技术。以复杂环境下大规模异构无人集群鲁棒自主协同理论为基础,探讨了复杂环境下无人集群系统自适应异构体系架构设计与建模方法,梳理了复杂环境下高维态势分布式感知与认知、可引导、可信任、可进化的智能决策、复杂环境下无人集群系统自主协同控制3个科学问题。首先综述了复杂环境下无人集群系统自主协同的研究进展;其次,分析了无人集群系统OODA任务回路面临的挑战;然后,初步梳理了复杂环境下无人集群系统自主协同涉及的各项关键技术及其进展;最后,给出了无人集群系统自主协同领域未来发展的思考。