旋翼机的发展及应用前景探析

随着我国科学技术的不断进步,我国在旋翼机方面的发展也得到历史性的突破。旋翼机具有良好的性能,在国内外得到了广泛的使用。本文就旋翼机目前的国内发展现状和研究方向,简单概述旋翼机的原理和特点,并对旋翼机未来的发展趋势和发展方向进行简要的分析,希望为我国在这方面的研究提供一点的参考。     

提高直升机交全性的先进控制系统

30多年来,NASA和美军工程师一直在埃姆斯研究中心进行合作,致力于研究使旋翼机在各种天气情况下飞得更快、更安静、更安全的技术。美国国防部和其它政府机构,以及与直升机工业相关的不同组织都在努力促进军用和民用直升机、倾转旋翼机和其它高级旋翼机新技术的发展。     

倾转旋翼机涡环状态数值模拟及数学建模

倾转旋翼机垂直下降或斜下降过程中包含极为危险的涡环状态,为掌握涡环状态下其气动载荷、流场变化规律,建立涡环边界数学模型,为相应飞行仿真和飞行试验提供数学模型。采用基于滑移网格技术的CFD方法模拟了倾转旋翼机的涡环状态,研究了倾转旋翼机垂直下降飞行时涡环状态流场、力和力矩的演变规律,提出了倾转旋翼机涡环边界计算方法,并得出了涡环边界解析表达式。结果表明：与直升机涡环状态的主要区别为,倾转旋翼机的机翼降低了单个旋翼涡环状态的影响,但倾转旋翼机旋翼分布的对称性,提高了飞行器滚转力矩失衡的风险;倾转旋翼机垂直下降速率v_H/v_h为0.9左右时,会进入成熟的涡环状态,旋翼拉力损失最大,为18%;倾转旋翼机垂直下降时的涡环状态对应的下降速率为0.583≤v_H/v_h≤1.516,风险一方面来源于倾转旋翼机左、右两部分旋翼拉力不对称导致倾覆,一方面来源于倾转旋翼机旋翼拉力损失过大导致坠毁;根据涡环状态危险程度,建立了垂直下降和斜下降状态的涡环边界数学模型。结果可为倾转旋翼机的设计和安全飞行提供下降速度规避依据。     

用量子理论对肼的异构化研究

N2H4（hydrazine）是氮族化合物中较为简单的一种物质,它和它的衍生物构成了一组很重要的化合物。对肼的几何构型的研究采用了微波、电子衍射等方法,对基本振动频率的研究使用了红外和Roman等方法．采用量子理论方法,以Gaussian 03为辅助软件,首先通过构型优化确定了N2H4的分子构型,再由键角的变化得到了NH—NH3的分子结构,并由这两个分子构型确定了反应的过渡态;其次通过对二面角变化过程进行势能面扫描,确认了N2H4的两种稳定构型,并获得了相应的能量和构型之间的关系,从而达到了研究N2H4的异构化机理和构型变化的目的．     

变转速倾转旋翼机多体系统气弹响应分析

基于多体动力学方法建立了考虑机翼/旋翼刚柔耦合的倾转旋翼机过渡状态气弹响应分析模型,通过引入倾转过程旋翼尾迹弯曲影响,修正了直升机旋翼常规动态入流模型.集成非定常动态入流方程与倾转过渡状态的多体动力学方程,建立了倾转旋翼机过渡状态下时域非定常耦合分析模型.以半展长弹性机翼全铰接式倾转旋翼机模型为例,分析了倾转旋翼机倾转过渡状态气弹响应时间历程.数值计算表明:建立的时域模型能够快速有效分析了倾转旋翼机过渡状态的气弹特性,能够捕捉变转速倾转旋翼机的机翼/旋翼间复杂的气弹耦合特性.     

近音速飞机应用垂直起落技术

旋翼机是一种具有推进新概念的飞机，即将垂直起落技术（VTOL）应用于较低速的近音速飞机，这种飞机虽然概念简单，但其结构和空气动力学非常复杂。本项目将通过模拟及转子试验，来验证旋翼机的转子和推进设计，使得飞机由低速垂直飞行可平稳过渡为接近音速的前向飞行。对固定翼亚音速飞机。当飞机速度提高到临界马赫数以上时，就可获得升力和推进力。本项目将验证：在任何速度时，旋翼机都能保持推力和升力，并且在一定的转子转速下，其推力随空速提高而增加。随着转子停止或旋转，飞机可以安全地进行滑行和垂直旋转。     

两种构型多孔陶瓷膜过滤性能试验

采用两种不同构型过流通道多孔陶瓷膜对纯水和池塘水进行过滤及水流组织方式的试验研究,结果表明,两种构型的多孔陶瓷膜对浑浊度、色度、CODMn和UV254的去除效果基本相同,扇形过流通道多孔陶瓷膜的过滤性能优于圆形过流通道多孔陶瓷膜,其过滤通量是圆形过流通道多孔陶瓷膜的1.45倍。     

(NH3)2(H2O)2团簇结构探究

分别用密度泛函方法(B3LYP)和Moller-Plesset二级微扰方法(MP2),在6-31G(d,p)和6-311 G(d,p)水平上逐步对由经验势得到的(NH3)2(H2O)2团簇的32种初始构犁进行结构优化和频率计算,得到了(NH3)2(H2O)2团簇的9种町能稳定构型.通过对这9种稳定构型的结构分析发现,平行四边形环状结构为(NH3)2(H2O)2的最稳定构型.此外,本文还计算了这9种构型的结合能、电离能、电子亲和势,并选择了两种最稳定结构构型进行频谱分析.     

双激励下轮毂电机悬置构型对电动车平顺性的影响

为解决轮毂电机引入电动汽车使车辆垂向负效应加剧的问题,研究路面激励和电机垂向激励耦合下轮毂电机悬置构型对车辆垂向性能的影响. 综合分析国内外电动汽车构型影响规律,比较两种分别以电机定子和电机整体悬置作为动态吸振器车辆构型的平顺性,搭建双重激励计算模型选择优选方案,以车辆平顺性指标均方根值最小为优化目标,应用NSGA-Ⅱ算法对优选方案中动态吸振器的橡胶衬套刚度和阻尼进行优化设计,得到满足要求的构型和匹配参数,并对优化后的车辆构型进行仿真验证. 研究结果表明:两种悬置方案都缓和了由于轮毂电机引入带来的负面效应,而对择优选出的电机整体悬置方案优化后可使车身加速度降低38.53%,轮胎动载荷下降7.94%. 仿真结果证明,针对路面和电机双重激励提出的优化构型及参数,改善了轮毂电机驱动电动汽车的垂向负效应,提高了车辆平顺性和安全性.     

提高直升机安全性的先进控制系统

30多年来,NASA和美军工程师一直在埃姆斯研究中心进行合作,致力于研究使旋翼机在各种天气情况下飞得更快、更安静、更安全的技术。美国国防部和其它政府机构,以及与直升机工业相关的不同组织都在努力促进军用和民用直升机、倾转旋翼机和其它高级旋翼     

基于壁面压力分布的消声器性能优化研究

部分载货或牵引车辆由于底盘布置空间有限,需开发设计小型方箱消声器.基于理论及数值模拟逐步改进消声器内部结构,同时对改进的每种构型进行空气动力性能和声学性能的分析研究,获得其压力场、速度场、温度场,研究其阻力损失和噪声特性,探讨了结构因素对排气消声器性能的影响.逐步优化完成4种消声器构型,最终设计内插管接扩张孔管的小型方型消声器构型,利用排气管路的弯折和内插管的弯折进行排气的整体降速,内插管连接孔管,孔管直径越大,高速气体在其内部扩张降速越快,避免直吹壁面.改善消声器内部气流流动,避免气流对壁面冲击的应力集中.     

不同温度下苯酚密度预测的Monte Carlo模拟

采用构型偏倚Monte Carlo模拟方法,在等温等压系综中比较了CHARMM22、OPLS-aa和Compass分子力场势能模型对不同温度下苯酚密度预测的准确性.模拟过程中,体积变化、构型偏倚链增长、质心的平移和绕质心的旋转移动的概率分别为0.5%、32.5%、33%和34%.模拟结果表明,Compass力场模型能较好地预测苯酚的密度,低温下其预测的相对误差小于2%,但随着温度的升高3种力场模型预测值与实验值的相对误差增加.     

三角板天线分析

运用具有普遍性的椭圆V-锥天线做模型,当椭圆锥的k值趋于零时,椭圆V-锥天线退化为三角板天线,根据椭圆V-锥天线的有关公式求出了三角板天线的输入阻抗。分析表明,三角板天线是一种纯阻性天线,其输入阻抗值比较大.给出了三种类型三角板天线的输入阻抗的计算结果,可供工程设计参考。     

国外海军 无人直升机 发展现状分析

<正>近年来,多国海军开始研发无人直升机,型号主要包括MQ-8B/C、K-MAX、S-100、VSR 700、SW-4 Solo、V-200。无人直升机具有可垂直起降、空中悬停的优势,主要用于执行情报监视侦察、通信中继、战场补给等任务,还可搭载先进的探雷、探潜传感器及打击武器,执行反潜、扫雷任务。     

GeH2LiF类锗烯的结构及异构化反应的研究

采用B3LYP和MP2两种方法对GeH2LiF做全优化，除了得到文献[1]用HF方法得到的四个稳定构型和两个过渡态之外，还发现了一个新的稳定构型和两个新的过渡态，其中P-络合物和三元环是最稳定的两个构型。在B3LYP／6—311G＋＋（2d，2p）和MP2／6—311G＋＋（2d，2p）水平上计算了它们的总能量、振动频率和红外光谱强度，同时用CCSD（T）方法计算了单点能。     

倾转旋翼机飞控系统软件模块化设计

倾转旋翼机融合了定翼机与直升机的优点,它可以像直升机一样垂直起降和悬停,也可以像定翼机一样以较高速度进行远程飞行.本文主要对倾转旋翼机的飞行控制系统软件进行设计.首先介绍了飞控系统的硬件构成.然后对飞控系统的功能进行划分.最后根据功能将其分为过渡过程控制、飞行控制、遥控、遥测、导航和失控检测六个模块,并进行详细设计,给出了设计的程序流程图     

平面梁的几何非线性有限元分析

本文建立了拉格朗日坐标系下平面梁几何非线性问题的有限元模型，分别以初始枢型和相邻构型为参考构型，采用载荷增量与牛顿－拉裴逊迭代法相结合的混合求解法，对梁单元系统的非线性平衡方程迭代求解，并对两种方法进行分析比较。     

功能梯度材料结构拓扑优化设计研究

在航天飞行器材料与结构的设计中,提高性能和减轻重量始终是两大主要任务.功能梯度材料(FGM)的概念是针对高速航天器中材料的应力缓和问题提出的;拓扑优化则是现代优化设计中减重设计的重要手段.文章根据拓扑优化的概念和功能梯度材料的概念之间存在的紧密联系,本质上都考虑了材料属性的连续性改变,基于SIMP模型,并采用凸规划求解策略以及周长控制方法,实现了功能梯度MBB梁和功能梯度夹层结构中夹芯的拓扑构型设计,设计结果揭示了功能梯度材料中性能指数和材料模型对优化构型中材料分布的影响规律.     

S-模糊粗集

针对实际生活中人们所涉及的模糊的不确定的知识或概念,依据S-粗集理论,提出了S-模糊粗集,给出了S-模糊粗集的两类形式:单向S-模糊粗集,双向S-模糊粗集,最后介绍了该理论的一个简单应用。     

非晶态合金Fe40Co40P20局域结构及电子性质

利用密度泛函理论（DFT）方法,在B3LYP／Lanl2dz水平下,对原子簇Fe2Co2P中40种可能存在构型在二、四重态下进行全参数优化和频率验证,获得了18种稳定构型,分别对其能量、几何参数和电子性质进行了详细分析。结果显示：原子簇Fe2Co2P能够稳定存在的几何构型中既得到了单“帽”四面体和三角双锥的立体构型,又得到了五边形和菱形的平面构型;原子簇Fe2Co2P中金属和类金属之间的成键立体构型强于平面构型,立体构型中成键主要是由金属和类金属提供的,平面构型中金属与类金属之间及金属与金属之间时成键的影响相差不大;从电子性质得出影响因素主要是几何构型及金属与类金属的成键数目,P所带相对电荷量与其周围成键金属原子数成正比。