摘要：为实现微型扑翼飞行器的扑动翼沿复杂轨迹运动,设计了一种扑动—扫掠多自由度扑翼驱动机构。针对该机构在高频运动过程中各传动构件的惯性力与弹性变形对原动机驱动力造成影响的问题,建立了该机构的刚柔耦合动力学模型,同时提出可对原动机实际所需驱动力与其理想值之间差异进行量化处理的动力学性能因子,结合正交试验研究了机构中各薄板构件的厚度对机构动力学性能的影响规律。结果表明:受面外载荷的薄板构件对驱动机构动力学性能的影响较大,且所在传动链的传力路径越长、位置越靠近原动机,其影响越显著;驱动机构的扑动运动性能强于扫掠运动性能;此外驱动机构的动力学性能并非与薄板构件厚度呈正相关的关系。

摘要：多段式变形翼通过内、外翼段的协同偏转,为提高飞机在飞行包线内的综合气动性能、平衡飞机的机动性及稳定性需求提供了新的解决途径。针对多段式变形翼可提供多种组合变形模式的特点,基于典型的变形结构分析,总结了多段式变形翼在智能材料结构设计、气动特性分析、稳定性分析与飞行控制系统设计等关键技术领域的研究现状与成果,指出了多段式变形翼在大尺寸无人机工程化应用中的技术难点及亟需解决的关键问题,为多段式变形翼关键技术的研究提供了参考。

摘要：This paper introduces the Chinese"Dove"——A practical application system of bird-mimetic air vehicles developed for more than a decade by the Institute of Flight Vehicle Innovation of Northwest Polytechnic University(NWPU)in ***,the main components,flight capability and flight verification of the Chinese"Dove"are ***,the methods for the aerodynamic simulation and wind tunnel experiments are put ***,the design of high-lift and high-thrust flexible flapping wings,a series of flapping mechanisms,gust-resistance layout and micro flight control/navigation system are *** future studies on the application system of bionic micro air vehicles are given,including observation of natural flight creatures,aerodynamics in flight,mechanical and new material driving systems,structural mechanics,flight mechanics,and the information perception and intelligent decision-making control,which are related to research of flight bioinformatic perception and brain ***,some application examples of complex flapping movements,active/passive deformation of bird wings,new low-energy motion-driven system,bionic intelligent decision-making and control/navigation are discussed.

摘要：研究大气湍流对声爆的影响对于新一代超声速民机的低声爆设计具有重要意义。在真实大气环境中,大气湍流是普遍存在的,其会使低声爆波形在由高空向地面传播的过程中发生扭曲、畸变和振荡,并改变波形的能量分布。利用基于单向近似假设的二维HOWARD方程,以类Tu-144飞机的N型波和经过JSGD声爆最小化理论设计的低声爆波形为对象,研究分层大气湍流对N型波和低声爆波形的影响。首先,介绍了考虑大气边界层湍流效应的声爆传播模拟方法,包括改进的二维HOWARD方程及其离散求解方法、分层大气湍流场的建模方法,并采用JAXA抛体试验数据对预测方法的有效性进行了验证,同时与KZK方程预测结果进行了对比。其次,运用本文发展方法研究了N型波和低声爆波形在分层大气边界层湍流场中的传播情况,对地面可观测波形的主观噪声级和超压峰值进行了统计分析,发现大气湍流对增大N型波和低声爆波形主观噪声级(ASEL、PLdB)的概率很小,但很大程度上会增强波形超压峰值。最后,通过改变大气湍流生成过程中3个参数的数值,研究了不同强度的大气湍流场对声爆波形的影响,结果表明:风速脉动幅值和湍流积分尺度的增强对N型波和低声爆波形的感觉声压级影响较大,其平均值随湍流强度的增强而减小,但最大值却增大。因此,对于超声速民机低声爆设计来讲,仍然需要确定大气湍流对地面声爆的影响程度,评估湍流场作用下波形偏离设计结果的可能性。

摘要：针对扑翼飞行器自主起降能力缺失、严重影响其适用场景的问题,开展了仿生弹跳机构设计研究。对鸟类跳跃起飞过程中典型的运动状态进行分析,结合其各阶段的后肢骨骼结构、重心、力、速度等运动变化规律,对扑翼飞行器弹跳起飞动态过程进行了设计。基于鸟腿的骨骼解剖学结构,设计了闭链齿轮-五杆仿鸟腿弹跳机构,并基于D-H法推导出弹跳机构运动学方程,利用拉格朗日方程建立了弹跳机构起跳阶段的动力学方程。对弹跳机构进行了详细结构设计,采用ADAMS对简化的弹跳模型进行了仿真分析。仿真结果显示,借助该仿生弹跳机构,扑翼飞行器系统质心速度达到8.4 m/s,大于“信鸽”飞行器起飞所需的速度7.9 m/s,具备弹跳起飞的可能性。

摘要：超声速民机已成为世界民机未来发展的主要方向之一。超声速民机由于涉及声爆等一系列特殊的技术问题,比亚声速民机的性能要求更苛刻,对总体气动布局设计提出了更高要求。首先,根据设计思想和主要技术特点,将世界迄今为止的代表性超声速民机布局方案划分为三代:第1代布局主要旨在实现民用超声速飞行并兼顾高低速性能,基本为三角翼/双三角翼布局;第2代布局更加重视低声爆/低阻性能,主要采用大后掠箭形翼布局;第3代布局在低声爆/低阻要求基础上,更加注重多学科综合性能和技术可行性,主要采用“大后掠机翼+鸭翼/T尾/V尾布局和发动机短舱背负式/尾吊式”的布局。其次,梳理了新一代超声速民机总体气动布局设计目前面临的技术瓶颈和难点,对总体设计技术、低声爆设计技术、超声速减阻技术和飞-发一体化设计技术的国内外研究进展和现状进行了综述和分析。最后,展望了新一代超声速民机总体气动布局的发展趋势,针对仍需突破的关键科学与技术问题,探讨了重要研究方向。未来将优先发展超声速公务机或中小型超声速民机,其布局技术特点趋近于第3代布局,声爆、减阻、飞-发一体化、起降噪声、气动弹性、人机功效等方面的综合性能和工程可实现性将成为重点研究对象。

摘要：花键在机械传动领域占有不可替代的地位,其使用寿命直接影响着设备的可靠性。现有的花键疲劳寿命预测模型大多仅考虑外载荷和材料等参数的影响,忽视制造中所产生的加工误差。加工误差导致花键的各齿侧隙不同,使得分配到各齿上的力大小各异,受载大的齿产生的累计损伤更严重,降低花键的实际使用寿命。因此,为得到更准确的花键疲劳寿命,基于国标对花键各误差的要求,推导不同加工精度时的花键侧隙分布范围,考虑侧隙不确定性对花键啮合齿数和齿上载荷分配的影响,建立等效力学模型,得到啮合齿数不确定性时的花键疲劳寿命分布,并与按照传统方法计算的花键疲劳寿命进行了对比。案例结果表明,花键疲劳寿命的均值为10^(8)个载荷循环,花键在2×10^(7)~7×10^(8)个载荷循环内发生疲劳破坏的概率达到50%。提出的花键概率疲劳寿命预测方法能够进一步考虑间隙不确定性的影响,为花键的可靠性设计提供指导。

摘要：针对作战体系(operational system-of-system,SOS)因装备功能各异、交互关系复杂、高对抗性导致的关键装备难以识别的问题,引入杀伤链的分析思想对其进行求解。首先,提出了作战体系网络模型构建方法,给出了杀伤链的定义与基本类型。其次,提出了基于蒙特卡罗抽样的网络状态转化方法,实现了网络边权值与边存在性的转化;根据子图同构匹配理论,给出了基于改进Ullmann算法的杀伤链搜索方法;以对杀伤链形成的综合影响为切入点,构建了节点重要度指标R。最后,利用所提方法对某空中拦截任务体系网络的关键节点进行识别,并与现有方法的结果进行对比,验证了所提方法的合理性和有效性。

摘要：鉴于可靠性与性能一体化设计有助于缩短无人机设计周期,提高设计水平,根据可靠性与性能一体化设计的三维空间设计思想,对其中涉及的关键技术进行了详细论述和研究。关键技术包括:使用性能参数数学描述可靠性函数和指标;可靠性与性能一体化设计的多学科设计优化;一体化设计中的不确定性分析。通过某无人机系统设计的简要过程,验证了可靠性与性能一体化设计的可行性。该研究为无人机系统设计的理论研究提供了一种宏观框架,为工程实践指出了一种技术途径。

摘要：针对一款飞翼布局的尾坐式垂直起降飞行器,研究了悬停阶段的位置控制问题。小型飞行器质量、惯量小,具有纵向横向耦合严重、难以精确建模以及对扰动敏感等特点。首先,建立包含不确定性的非线性动力学模型,通过整合将其改写为一个不含不确定的标称系统和一个非线性非匹配的不确定性两部分,使用级联形式的非线性动态逆架构进行标称系统控制器的设计,显式的期望动力学表达使其更易与L1自适应控制器结合。接着使用L1自适应控制器对非线性非匹配的不确定性进行补偿,以便提高系统鲁棒性,改善瞬态性能。为减小运算负荷,便于工程实现,使用计算更轻量的比例型自适应律进行L1自适应控制器设计。数值仿真验证了所设计控制器具有良好的位置和高度指令跟踪能力。