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基于系统辨识的自适应变形机翼控制系统设计: 2023年; 针对固定翼飞行器无法在复杂多变飞行环境中始终处于最优气动构型的缺陷,提出能够根据飞行环境参数自适应变形的机翼设计理念。设计了一款通过刚性翼盒偏转实现变形功能的机翼,通过面元法耦合XFOIL黏性修正器进行气动模型仿真计算,对该机翼的气动特性进行分析;并在此基础上设计变形机翼舵机风洞试验平台,搭建测试采集系统,对航模舵机驱动变形的气动伺服系统进行低速风洞试验,通过子空间辨识法获得了气动伺服系统的数学模型,并通过比例积分微分(PID)控制结合Smith预估控制算法的方式进行舵机补偿控制。最后根据得到的变形机翼气动数据和舵机频响特性,以优化气动性能为目标设计了一款基于舵机补偿的自适应变形机翼反馈控制系统,可以实现在复杂环境中的舵机补偿和自适应变形,对后续变形机翼的设计提供了参考。; 谢长川朱立鹏孟杨冒森; 关键词：风洞试验气动力计算系统辨识

翼尖铰接组合式无人机气动建模方法及布局参数影响: 2024年; 翼尖铰接组合式无人机是一类新概念飞行器,其由多个单体无人机以翼尖铰接形式连接而成并允许相对滚转运动,在布局参数及飞行力学特性上与常规飞行器有较大不同,单体无人机间存在气动耦合。首先基于状态空间形式涡格法给出了针对该类型飞行器的气动导数计算方法。然后,结合Newton-Euler方程建立的飞行力学模型进行配平计算及飞行力学稳定性分析,说明其具有以相对滚转运动主导的不稳定复合运动飞行模态特征。最后,开展布局参数对飞行动力学稳定性影响研究,经分析,减小单体无人机配平滚转角,增加后掠角可以改善飞行稳定性,同时机翼与尾翼距离存在改善飞行稳定性最优值。研究结果可为翼尖铰接组合式无人机设计提供指导和参考。; 安朝霍贵玺孟杨谢长川杨超; 关键词：飞行力学涡格法

刚性变弯度机翼设计及低速风洞试验研究被引量：1: 2021年; 飞行器机翼变弯度技术可以实时调整机翼弯度来提高飞行效率,以适应复杂多变的任务环境,被认为是未来航空技术研究方向之一。考虑到当前技术成熟度和可靠性,设计了一款由四段刚性翼盒构成的变弯度机翼。变弯度机翼具有结构复杂,难以精确建模的特点,在初步设计阶段需要结合仿真计算和风洞试验开展研究。首先通过气动力计算软件XFOIL对刚性变弯度机翼进行仿真计算。然后设计变弯度机翼风洞试验平台,搭建测试采集系统,对刚性变弯度机翼进行低速风洞试验。仿真计算结果和风洞试验结果表明提出的刚性变弯度机翼作为变弯度机翼的一种设计方案,结构简单可靠且变形效果显著,在增升减阻,保证高升阻比和提供机翼配平力矩等方面具有优势。该方法设计的变形机翼风洞试验平台结构可靠,容易操作,其试验值和仿真计算值平均相对误差小于15%,能正确反映转角变化对刚性变弯度机翼气动力的影响,为设计方法的发展和未来实际飞行器的设计提供验证手段。; 冒森杨超谢长川孟杨; 关键词：风洞试验气动力计算

多体组合式无人机飞行力学稳定性分析及增稳控制研究被引量：6: 2021年; 多体组合式无人机是一种新概念飞行器,由多个小型无人机以翼尖铰接连接组成,该概念飞行器能够融合小型无人机与高空长航时无人机两类飞行平台的性能和任务优势,发展潜力巨大。基于Newton-Euler方程及升力线方法建立多体组合式无人机飞行力学模型,针对允许相对滚转运动自由度的双机组合式无人机系统进行配平及稳定性分析。结果表明,不同于传统构型飞行器,多体组合式无人机系统具有不稳定复合运动飞行模态,该复合模态由相对滚转运动主导,在无控状态下该构型飞行器无法稳定飞行。在完成动力学建模的基础上,基于PID控制方法,为每个单体飞行器单独设计增稳控制回路以达到增稳控制目的,仿真结果表明该控制思路有效,可以快速镇定发散的飞行力学系统。; 安朝谢长川孟杨刘东旭杨超; 关键词：飞行力学稳定性分析增稳控制

考虑大变形的大展弦比机翼气动弹性优化设计被引量：4: 2017年; 针对大展弦比机翼飞机自身特点,在结构大变形情况下,将弹性力学几何非线性理论引入到大柔性飞行器的气动弹性力学分析中,建立完整的几何非线性气动弹性分析方法框架。该方法主要包含两方面:结构非线性刚度和曲面气动力的计算。结合优化设计,为了提高优化设计效率,针对迭代过程进行有效简化。基于ISIGHT优化平台,发展一种适用于初步设计阶段大展弦比机翼在大变形情况下的气动弹性优化设计方法,有效地避免了结构大变形情况下线性气动弹性分析造成的设计偏差。为了摆脱对初始设计点的依赖,结合局部算法,采用组合优化策略,开展了大展弦比机翼的几何非线性气动弹性优化设计,首先应用蚁群算法定位目标极值在设计空间中所处的区域,再应用直接搜索算法对该区域精确寻优,获得更加准确的设计结果。; 王斐李秋彦谢长川孟杨; 关键词：气动弹性大展弦比蚁群算法

基于应变的几何非线性梁建模与分析: 2023年; 柔性机翼在气动载荷作用下产生较大变形,几何非线性因素不容忽视。利用机翼柔性特点,通常采用梁模型进行结构建模。从几何精确梁理论出发,结合Hamilton原理推导了几何非线性梁的动力学平衡方程。不同于经典的位移基有限元,采用梁广义应变作为插值变量,得到广义质量阵、广义阻尼阵、刚度阵及载荷列向量,建立非线性应变梁模型。结合Newmark数值算法和牛顿-拉夫森(Newdon-Raphson)迭代法建立了动力学方程求解算法。针对典型算例,开展静、动力学分析,并分别与有限元软件的仿真结果进行对比。结果表明:在相当计算精度下,所建模型收敛特性更好。为进一步验证所建模型在工程实际应用中的精度和有效性,开展针对典型大展弦比机翼的地面静力试验。试验表明:仿真结果与激光位移计和光纤传感设备测得的变形值具有较高的一致性,验证了所建模型具有较高精度。; 许秋怡孟杨李书; 关键词：结构动力学有限元

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孟杨