直升机旋翼自转着陆过程的仿真模型

该文提出了一种新的复杂大系统建模方法。采用模糊神经网络对复杂大系统对象中的结构不确定性因素进行建模,并利用同步扰动随机近似算法对模型参数进行在线调整。应用该方法建立了直升机旋翼自转着陆过程的仿真模型,给出了全量模型和模型调整过程。与传统的机理模型相比,该模型具有结构简单、并行解算程度高、运算速度快的特点,适合于实时仿真环境。仿真结果和工程应用表明,文中所提建模方法是切实可行的。     

小型四旋翼直升机的建模与仿真控制

针对实现对小型四旋翼直升机的飞行控制,为提高飞行性能和加强稳定性,根据四旋翼直升机特有的机械结构和飞行原理,利用牛顿-欧拉方程建立了小型四旋翼直升机的飞行动力学数学模型,而且对该型进行了合理的简化.同时在Matlab/Simulink仿真环境下,采用直升机动力学模型搭建了模块化、层次化的系统仿真图,并通过PID控制算法对直升机悬停状态进行仿真,实现了直升机姿态控制.仿真结果表明在具有小扰动的条件下,模型能够仿真小型四旋翼直升机的飞行状态,满足直升机飞行姿态的控制要求.     

直升机旋翼动平衡测量方法研究

为实现直升机旋翼在高速旋转过程中动平衡值的测量,提出了一种基于阶次跟踪的测量方法。该方法首先利用阶次跟踪原理对旋翼转速信号进行等角度重采样,确定重采样的时刻值;然后利用等角度重采样时刻值,对经三次多项式最小二乘法曲线拟合后的振动信号进行二次重采样,得到旋翼振动阶次重采样信号;最后利用离散傅里叶变换方法对其进行阶次谱分析,得到旋翼的动平衡值。该方法有效克服了传统频谱分析方法在分析非平稳信号中存在的频率混叠及能量泄露等问题;同时,该测量方法通过软件实现具有较好的可移植性,能与其他直升机减振分析模块一起使用。通过在仿真试验台及试验机上进行验证试验,结果表明,该方法能有效测量直升机旋翼的动平衡值。     

破片和冲击波对直升机旋翼联合毁伤仿真研究

为研究破片和冲击波对直升机旋翼的联合毁伤,对旋翼结构进行分析和等效,采用赋予破片速度和CONWEP爆炸模型的方法计算了战斗部爆炸后破片和冲击波联合作用下旋翼的毁伤,并与破片单独作用、冲击波单独作用时旋翼的毁伤进行比较.计算结果表明:破片单独作用,旋翼局部结构强度降低;冲击波单独作用,旋翼产生较大的整体弯曲变形;破片和冲击波联合作用,直升机旋翼不仅产生穿孔、局部变形等结构毁伤,而且整体弯曲变形程度增大,联合毁伤增益约14％～18％.     

一种直升机旋翼振动测试方法

为能够有效测量直升机旋翼的振动特性，提出了一种基于三轴MEMS加速度传感器及无线传输技术的直升机旋翼振动测试方法并研制了相应的测试装置。测试系统主要包括三轴MEMS加速度传感器、A/D转换模块、无线传输模块以及PC上位机。无线传输模块将采集的加速度信号发送到振动测试接收电路，再通过串口通信发送到计算机上，计算机软件对加速度信号积分得到位移信号，并通过傅里叶变换得到旋翼振动的幅频特性曲线。在直升机模型上完成了振动测试实验，实验结果表明该方法能有效地对旋翼振动信号进行测试。     

三种直升机旋翼共锥度测量新方法

直升机旋翼共锥度是旋翼动平衡测量的一个重要参数;它直接影响直升机机动性能、安全性能等多方面重要指标;针对在旋翼高速旋转的状态下测量共锥度值的系统特点,介绍了3种基于摄像机成像的直升机旋翼共锥度测量新方法,利用摄像机采集光源在桨叶上的成像信息,对图像进行处理、计算,从而得到直升机旋翼的共锥度值;对每种方法的基本结构、计算方法进行了较详细的介绍,该方法结构简单,安装方便,可实现对直升机旋翼共锥度值较高精度的测量,具有较高的实用价值.     

直升机旋翼平衡实时调整地面维护处理系统设计与实现

为了开展直升机旋翼实时调整技术(In-Flight Tuning, IFT)研究和产品研制,开发了一套地面维护处理系统。它具有工作流程控制、数据采集与监测、在线实时调整、数据分析和健康监测功能。同时针对飞行系统数据传输稳定性、多种独立的业务数据同步问题,设计了一种基于时间的业务数据同步方法,并采用多线程技术优化数据处理。经旋翼塔试验验证,本系统软件运行稳定,实时调整方法能够有效降低旋翼系统振动。     

一种直升机旋翼试飞测试系统设计与实现

为获取旋翼载荷试飞数据,给出直升机旋翼动部件的安全使用寿命,并通过直升机设计定型试飞考核其是否能达到设计指标,需要设计一套试飞测试数据采集系统;针对旋转部件与静止部件之间的供电和数据传输问题,提出了利用感应供电与短距遥测传输技术的设计思路,介绍了测试系统方案;通过地面试验和飞行试验验证表明测试系统可靠、有效,解决了直升机旋转部件试飞测试的难题。     

四旋翼无人直升机鲁棒飞行控制

讨论了四旋翼无人直升机的飞行控制问题,提出了一种鲁棒控制器设计方法.该控制器由内环姿态控制器和外环位置控制器两部分组成,姿态控制器采用基于信号补偿的鲁棒控制方法,位置控制器由经典的PD控制实现.将该控制器用于实验室自主研制的四旋翼无人直升机系统,实现了室内悬停飞行.实验结果验证了该控制方法的有效性.     

基于光斑成像的直升机旋翼共锥度测量方法

直升机旋翼共锥度值是直升机旋翼动平衡试验中测试的一项重要指标,它关系到直升机的安全和各方面性能,针对在旋翼高速旋转的动态下进行旋翼共锥度测量的特点,设计了一种基于光斑成像的直升机旋翼共锥度测量方法,给出了系统基本构成和测量原理,并进行了系统误差分析;该方法是一种非接触式的测量方法,在测量旋翼锥度差的同时,还可以测出桨叶的桨距角,可实现对直升机旋翼共锥度较高精度的测量;该方法具有较高的实际应用价值。     

一种直升机旋翼振动测试方法及实验

为了精确测量直升机旋翼振动特性,设计了一种基于加速度计的直升机旋翼振动测试装置.该装置主要包括加速度传感器、A/D转换模块、无线模块、软件处理等部分.通过无线装置将加速度计采集到的振动信号发送到电脑端,进行数据采集和处理.还进行了标定实验和转台模拟实验,得到了需要的振动特性(振幅、振动频率).测试结果表明,设计符合振动测试要求.     

基于CUDA的直升机旋翼桨叶挥舞角快速测量方法

针对基于立体视觉的直升机旋翼桨叶挥舞角测量CPU串行算法耗时多、效率不高的问题,利用图像处理单元(GPU)并行计算的优势,提出一种基于CUDA统一计算设备构架的并行处理快速算法.首先,对算法中最耗时的图像去噪、阈值分割、连通域标记三部分进行并行化设计;然后,采用多层次并行策略将大量密集运算分配到不同的图像处理单元上并行执行,利用共享内存和共享寄存器加速数据访问;最后,进行多次测量实验,结果表明该方法执行效率明显高于CPU串行方法,可满足旋翼桨叶挥舞角快速测量的要求.     

基于WPT和t-SNE的直升机桨叶损伤特征提取

旋翼桨叶的损坏可能会导致直升机坠落损毁,开展桨叶健康状态的在线监测评估对保障飞行安全至关重要。提出一种将小波包变换(WPT)与t-分布随机近邻嵌入(t-SNE)相结合的桨叶损伤识别方法。首先利用振动台模拟直升机服役时的真实振动,用传感器获取不同故障桨叶模型在振动环境下的输出响应。然后对信号进行小波包分解,提取小波包能量作为原始特征向量,接着用流形学习对特征向量进行维数约简,最后输入到K近邻分类器进行故障识别。实验结果表明:首先,在原始特征选取方面,小波包能量特征优于时域特征与小波包能量组合成的混合特征;其次,t-SNE的降维效果优于PCA、Sammon映射、LTSA、HLLE、SNE这5种方法,且不受嵌入维数的制约。研究结果证明了所提出的方法能提高桨叶损伤评估的准确性。     

直升机旋翼/尾桨集流环综合测试设备的研制

为满足直升机旋翼/尾桨集流环电气修理与自动测试需要,基于自动测试理论与注流法,研制一台旋翼/尾桨集流环综合测试设备。该设备采用"工控机+各种程控部件+伺服电机(实验台)"架构,搭建综合测试设备硬件平台,并基于VC++,开发相应测试软件。针对某型旋翼/尾桨集流环,对其性能进行实际测试,测试结果表明其有效性。所做研究对于直升机旋翼/尾桨集流环的电气性能测试具有借鉴意义与参考价值。