摘要：能够根据任务需求、飞行环境自适应改变外形来达到最佳飞行性能的变体飞行器已成为未来飞行器发展的重要方向之一。综述了变体飞行器变形方式及气动布局设计关键技术研究现状。首先,按照时间发展历程,将变体技术的发展分为简单机械变形、多维度柔性变形2个阶段。其次,按照变体部位和变形方式详细介绍了头部变体、机翼变体、动力装置变体和组合变体方案的发展历程和现状,重点阐述了可变后掠机翼、可变前掠机翼、折叠机翼、伸缩机翼、斜置机翼、连续变弯度机翼等机翼变体方案的研究进展,总结其在不同布局构型上的应用,并分析了各自的气动、操稳特性。之后,归纳了飞行器变体的实现目的,将其分为单域最优变构型、多域融合变构型、一器多能变构型3种。接着,与固定外形飞行器进行对比,梳理了变体飞行器因为变构型的实现而衍生的气动布局与总体协调设计、时变空气动力学效应评估、气动布局方案优化、多学科耦合设计等方面的关键技术难点,重点对变体飞行器动态气动力计算方法和气动优化设计技术的研究进展和现状进行了综述和分析。最后,展望了变体技术未来研究方向和发展前景,面向宽速域和大空域飞行需求,探索可以提高多飞行任务性能的新概念变形方式,建立智能变体设计模型及多学科强耦合一体化设计体系将成为重要发展趋势。

摘要：低声爆高效气动布局设计是超声速民机研究的重点和关键技术之一。采用基于声爆最小化理论反设计方法、波系有益干扰后体设计方法、参数化近场超压信号的混合可信度反设计方法,提出了一种先进超声速民机低声爆气动布局,对每一步降低声爆的效果进行了分析并研究了该布局的全声爆毯特性;采用CFD数值求解近场声爆信号并通过Burgers方程传播到远场,研究了飞行高度、飞行马赫数等参数对该气动布局地面声爆响度的影响;采用CFD数值模拟方法研究了飞行高度、马赫数等参数对该气动布局气动特性的影响。研究表明,采用基于声爆最小化理论反设计方法降低了基准气动布局的地面声爆响度约6.54 PLdB,采用波系有益干扰后体设计方法进一步使地面声爆响度降低了约0.97 PLdB,采用参数化近场超压信号的混合可信度反设计方法使气动布局地面声爆响度进一步降低了约4.04 PLdB;合理地设计飞行高度、飞行马赫数,可以有效地降低地面声爆响度;合理地选择巡航飞行高度和巡航飞行马赫数,可以有效地提高巡航效率。研究工作对超声速民机气动布局设计具有一定的工程指导价值,对超声速民机总体气动方案设计亦具有一定的工程借鉴意义。

摘要：在冲击加载下获得的材料应力应变曲线往往具有显著的振荡,长期以来由于很难判断振荡的真伪,即不确定振荡是试样材料的本征特性还是纯粹的机械加载等带来的影响,故曲线的振荡往往没有从真实应力应变曲线中直接消除。但这种振荡的存在掩盖了真实的材料响应,导致很难准确确定材料的动态屈服强度,也影响了材料动态本构关系的建立及本构模型参数的准确性,这对重大装备工程在冲击载荷下的优化设计及安全可靠性带来不利影响。针对这个长期困扰科研和工程技术人员的普遍性问题,本文综述了冲击加载下材料应力应变曲线振荡现象的研究进展,首先从加载系统设计、应力波传播、试样变形分布等方面分析了动态测试曲线中出现振荡的原因;其次依据振荡成因重点论述了抑制或消除振荡现象的方法;最后总结了现阶段研究的突出问题,并对未来发展方向提出一些建议。

摘要：基于航空壁板结构承载-电气功能的一体化需求,对适用于智能蒙皮的异种复合材料壁板开展了优化设计与试验验证。通过在高模量碳纤维蒙皮的外侧增加玻璃纤维层,进行了以碳纤维-玻璃纤维-金属结构单元阵列-玻璃纤维复合顺序的壁板承载-电气功能一体化设计。针对异种复合材料结构的铺层优化需要考虑共胶接的分区域及铺层连续性的工艺要求,发展了基于丢层序列的优化方法,并对于加筋壁板的几何外形、筋条数量、筋条几何参数以及筋条与蒙皮的铺层角度进行了优化设计。通过压缩稳定性试验验证了该结构在承载能力和稳定性方面的收益,明晰了其压缩载荷下的屈曲模态及后屈曲失效机理。

摘要：两级入轨航天器(TSTO)级间分离过程中对轨道级、助推级的姿态精确控制尤为重要。数值模拟可以较为准确地预测级间分离这种飞行器多体分离问题,运用非结构嵌套网格技术及双时间步法耦合流动控制方程、刚体运动方程求解TSTO在攻角-2°、马赫数6、海拔高度30 km的级间分离过程,发展了一种优化轨道级、助推级在级间分离过程的运动姿态的技术。该技术通过松弛迭代法提取轨道级、助推级的无舵偏气动力数据,基于无舵偏气动力数据设计气动舵面、燃气舵所需要提供的俯仰力矩,使得轨道级、助推级的运动姿态更加接近设计目标。数值模拟结果表明,TSTO在分离过程中两级之间会存在强烈的气动干扰,严重影响两级的姿态控制,发展的技术可为TSTO分离过程中轨道级、助推级的舵面运动、燃气舵工作状态设计提供参考,提高TSTO级间分离的效率、安全性。

摘要：针对有向拓扑切换条件下的多四旋翼无人机时变编队跟踪控制问题,在领航-跟随策略下,利用局部邻居状态信息构造了性能约束下基于特殊正交群SO(3)的一致性控制协议。在该协议中,领航无人机的信息仅能提供给邻居无人机,且邻居无人机集合会发生变化。采用特殊正交群SO(3)空间中的旋转矩阵表征四旋翼的姿态,在此基础上设计姿态控制器,提高了编队控制的收敛速度。仿真实验表明,当有向拓扑切换的驻留时间大于固定阈值且满足时变编队跟踪控制可行性条件时,采用所设计控制律可使集群系统实现时变编队队形控制,验证了所提算法的有效性。

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：区域冲突和恐怖袭击等爆炸环境造成的人员伤亡事件频频发生,且爆炸引起的人体损伤也已成为现代战争中士兵的主要致伤形式。针对人体抗爆炸冲击波防护的迫切需求,设计制作模拟人体的硅胶试验段,利用激波管试验研究一种柔性充液管结构的冲击波衰减作用,探索将冲击波的能量转化为管内的液体内能和动能,实现冲击波能量的有效转移和耗散。研究结果表明,通过协调冲击波作用下的液体流动耗能和液体自身吸能(凝胶化),最高可以衰减35%的超压峰值和30%的比冲量。相关研究对于提高人员爆炸冲击防护水平具有重要的研究意义和应用前景。

摘要：某型飞机横向操纵时副翼和扰流板会耦合偏转实现飞机的滚转运动,现有气动力参数辨识方法无法单独识别出副翼和扰流板的操纵导数。基于飞机控制律设计逻辑和滚转运动时结构的受载特点,提出一种基于飞行实测载荷的副翼操纵导数识别方法。通过实测机动飞行中机翼各测载剖面的结构载荷并结合剖面外结构质量与加速度分布,提出了机动飞行中机翼气动载荷的测量方法;结合飞机横向操纵瞬时滚转力矩平衡方程和操纵面偏转逻辑,推导了滚转改出时副翼操纵导数识别过程,提出了基于机翼实测载荷的副翼操纵导数识别方法;基于前述方法开展了副翼操纵导数识别,并分析了不同马赫数对副翼操纵导数的影响。研究表明,基于飞行实测载荷能够进行副翼操纵导数识别,而且同一马赫数下副翼操纵导数识别结果集中度较好,随着马赫数的增加,副翼操纵效能将会降低。飞行载荷实测结果可用于气动参数辨识工作中。

摘要：空战是战争走向立体的重要环节,智能空战已经成为国内外军事领域的研究热点和重点,深度强化学习是实现空战智能化的重要技术途径。针对单智能体训练方法难以构建高水平空战对手问题,提出基于自博弈的空战智能体训练方法,搭建研究平台,根据飞行员领域知识合理设计观测、动作与奖励,通过“左右互搏”方式训练空战智能体至收敛,并通过仿真试验验证空战决策模型的有效性。研究结果表明通过自博弈训练,空战智能体战术水平逐步提升,最终对单智能体训练的决策模型构成70%以上胜率,并涌现类似人类“单/双环”战术的空战策略。