美空军发射X-37B飞行器简析
美空军发射X-37B飞行器简析
作者：许红英， 侯丹， 陈杰， 屠空
作者单位：
刊名：
中国航天
英文刊名：AEROSPACE CHINA
年，卷(期)：2010(6)
本文链接：https://www.wendangku.net/doc/d0435649.html,/Periodical_zght201006009.aspx
智能变形飞行器进展及关键技术研究
智能变形飞行器进展及关键技术研究
作者: 日期:
智能变形飞行器进展及关键技术研究 像鸟儿一样灵活自由的飞翔，一直是人类梦寐以求的理想。人类很早就认识到鸟儿可以根据飞行状态适时调整飞行姿态，以最佳效率完成滑翔、盘旋、攻击等动作。随着飞行器设计对于高机动性、高飞行效率和多任务适应能力等综合设计需求的不断提高，像鸟儿一样高效灵活的智能变形飞行器研究逐渐成为学术界和工程界的研究热点。 北大西洋公约组织对智能变形飞行器做出过如下定义：通过局部或整体改变飞行器的外形形状，使飞行器能够实时适应多种任务需求，并在多种飞行环境保持效率和性能最优。由此可见，智能变形飞行器是一种具有飞行自适应能力的新概念飞行器，其研究涉及非定常气动力、时变结构力学、气动伺服弹性力学、智能材料与结构力学、非线性系统动力学、智能感知与控制科学等多个学科前沿和热点，代表了未来先进飞行器的一种发展方向。智能变形飞行器具有巨大的应用前景，以美国航空航天局设想的未来智能变形飞机为例，通过新型智能材料、作动器、传感器和控制系统的综合运用，飞机可以随着外界环境变化，柔顺、平滑、自主地不断改变外形，不仅保持整个飞行过程中的性能最优，更能提高舒适性并降低成本。
美国航空航天局设想的未来智能变体飞机概念 机翼平面形状合理改变可改善飞行器的气动性能。下表列出了机翼参数变化对气动性能的影 响，可以看出，通过合理改变机翼形状参数，可以改善飞行器的气动特性和操纵性能，带来增大升力、减小阻力、增大航程与航时等好处，可使飞行器能够高效地完成多种飞行任务。 由于机翼形状参数带来的影响多样，机翼变形的设计方式也多种多样。本文针对研究最多的 变展长、变弦长、变厚度、变后掠和变弯度等变形形式，分别展开介绍。
无线能量传输技术
小组成员： 无线能量传输技术简述 摘要： 无线能量传输技术近年来得到了极大的发展，在诸多领域得到了广泛的应用。该技术不依赖于有线的传输媒介，对于有线供电部署困难的场合具有重要的意义。本文将简要介绍了无线能量传输技术的发展、传输方式、国内外的研究现状以及传输中遇到的问题。 关键词： 无线能量传输、电磁感应、电磁共振、电磁辐射 1．引言 1.1技术背景 尼古拉?特斯拉创建了交流电系统后，又基于交流电系统提出了无线能量传输的构想，为此，他搭建了特斯拉铁塔实验平台，以研究无线远距离能量传输。后由于资金匮乏最终未能如愿，但这，足以启发人们对无线能量传输的探索。 随着科学技术的发展，基于特斯拉无线能量传输的构想，很多欧美学者展开研究工作，20世纪60年代，提出了利用微波将太阳能从卫星输送到地面的想法；70年代，利用电磁感应原理的电动牙刷研制成功；90年代，新西兰奥克兰大学成立研究中心，主要研究滑动式无线能量传输系统并获得重大进展，21世纪初，美国麻省理工学院研究人员提出了强耦合电磁共振原理，并实验成功引起世界注目；随后几年，诸多国家掀起了无线能量传输技术的研究热潮。 传统的电能传输方式存在很多不足之处，电源线、电源插头种类各异，不能
通用；插座也有形式和数量的限制；电线插头又存在老化损坏的现象，对人们的生命财产安全造成威胁，特别是在一些大功率应用的工业场合，如井下作业、石油和采炼等，接触中即使再微弱的火花都会造成难以估量的损失。而在这些场合，如果使用无线供电方式，就能消除潜在的安全隐患，因为无线能量传输技术能够在非接触的情况下将电能输送过去，这样得以保证系统安全、可靠以及灵活的运作。 1.2技术应用 无线输电技术应用领域非常广泛，概括起来有以下几个方面： ①医学：把设备放置于体外，对体内设备进行无接触能量传输和控制； ②地下作业：用于海底探测、化石能源采集等活动； ③电池充电：手机、笔记本电脑，太阳能电池板等用电设备的电池充电； ④机器驱动：对区域内用电设备直接供电，如电灯、机器人等。 1.3能量传输方式 无线能量传输主要通过三种方式： ①电磁感应式（InductivelyCoupledPowerTransfer），现已比较成熟，它是由原边线圈通电产生磁场，而副边线圈必须处于这一磁场之中才能有效传输能量，因此传输距离相对较近（数十毫米之内），属于近场无线能量传输技术，但电能传输的效率却很高，能够达到99%，工作频率较低，一般在几十KHz。电力传输过程中使用的变压器就是最直接的应用，变压器原副边线圈实际并未相接，通过互感耦合来实现能量的传递，这种技术要求发射端和接收端的位置保持固定，两侧线圈一旦出现位移情况，那么传输的稳定性以及效率都会骤然下降。 ②电磁共振式(MagneticResonantWirelessPowerTransfer)，基于相同频率的振
高超声速飞行器鲁棒控制系统的设计
高超声速飞行器鲁棒控制系统的设计 Christopher I. Marrison and Robert F. Stengel Princeton University, Princeton, New Jersey 08544 本文设计了高超声速飞行器纵向平面鲁棒控制系统。飞行器纵向平面的非线性数学模型包含了28个不确定参数。利用遗传算法搜索每个控制器的系数设计空间；利用蒙特卡洛算法检验每个搜索点处的稳定性和鲁棒性。补偿器的鲁棒性用概率函数来表示，该函数表示在参数可能变动范围内，闭环系统的稳定性等性能指标落入允许范围的概率。设计了一性能指标函数，使其最小，从而产生可能控制器系数空间。这种设计方法综合考虑了不同的设计目标，辨识了鲁棒性指标下的系数的不确定性。这种方法有效利用了计算工具，广泛考虑了工程知识，设计出了能够应用于实际的控制系统。 本文中用到的符号： a ——声速，ft/s D C ——阻力系数 L C ——升力系数 ()M C q ——俯仰角速率引起的俯仰力矩系数 ()M C α——攻角引起的俯仰力矩系数 ()M C E δ——舵偏引起的俯仰力矩系数 T C ——发动机推力系数 c ——参考长度，80ft D ——阻力，lbf h ——高度，ft yy I ——俯仰转动惯量，6710?slug-ft 2 L ——升力，lbf M ——马赫数 yy M ——绕俯仰轴的转动力矩，lbf-ft m ——质量，9375slugs q ——俯仰速率，rad/s E R ——地球半径，20 903 500 ft r ——距地心距离，ft S ——参考面积，3603ft 2 T ——推力，lbf V ——速度，ft/s α——攻角，rad
飞机制造技术知识点
飞机制造特点与协调互换技术 1、飞机结构的特点：外形复杂，构造复杂；零件数目多；尺寸大，刚度小。 2、飞机制造的主要工艺方法：钣金成形、结构件机械加工、复合材料成形、部件装配与总装配 3、飞机制造的过程：毛坯制造与原料采购、零件制造、装配、试验 4、飞机制造工艺的特点：单件小批量生产、零件制造方法多样、装配工作量大、生产准备工作 量大、需要采用特殊的方法保证协调与互换 5、互换性 互换性是产品相互配合部分的结构属性，是指同名零件、部（组）件，在分别制造后进行装配时，除了按照设计规定的调整以外，在几何尺寸、形位参数和物理、机械性能各方面不需要选配和补充加工就能相互取代的一致性。 6、协调性 协调性是指两个或多个相互配合或对接的飞机结构单元之间、飞机结构单元及其工艺装备之间、成套的工艺装备之间，其几何尺寸和形位参数都能兼容而具有的一致性程度。协调性可以通过互换性方法取得，也可以通过非互换性方法（如修配）获得，即相互协调的零部件之间不一定具有互换性。 7、制造准确度 实际工件与设计图纸上所确定的理想几何尺寸和形状的近似程度。 8、协调准确度 两个相互配合的零件、组合件或段部件之间配合的实际尺寸和形状相近似程度。 9、协调路线：从飞机零部件的理论外形尺寸到相应零部件的尺寸传递体系。 10、三种协调路线：按独立制造原则进行协调、按相互联系制造原则进行协调、按相互修配原 则进行协调 11、模线 模线是使用1：1 比例，描述飞机曲面外形与零件之间的装配关系的一系列平面图线。模线分为理论模线和构造模线。 12、样板：样板是用于表示飞机零、组、部件真实形状的刚性图纸和量具。 13、样机：飞机的实物模型14、数字样机：在计算机中，使用数学模型描述的飞机模型，用以取代物理样机。 15、数字化协调方法 通过数字化工装设计、数字化制造和数字化测量系统来实现。利用数控加工、成形，制造出零件外形。在工装制造时，通过数字测量系统实时监控、测量工装或者产品上相关控制点的位置，建立产品零部件的基准坐标系，在此基础上，比较关键特征点的测量数据与数字样机中的数据，分析测量数据与理论数据的偏差，作为检验与调整的依据。
无线电能传输系统设计
本科毕业论文（设计） 题目中短距离小功率 无线电力传输系统设计 指导教师张军职称讲师 学生姓名陈昂学号20091526102 专业通信工程（无线移动通信方向） 班级2009级无线移动通信1班 院（系）电子信息工程学院 完成时间2013年4月20日
中短距离小功率无线电力传输系统设计 摘要 移动互联网的井喷式繁荣，移动互联设备（MID）层出不穷的涌现，电池技术瓶颈的限制已难以满足人们的用电需求；物联网的深入发展，越来越广泛的网络节点能量供给等都要求更为先进的无线能量传输技术的发展，尤其是中短距离中小功率的无线电能传输的发展。两者共同昭示着无线电能传输光明的未来。 本文对无线电能传输（WPT）做出了简要但系统的介绍，并对其中的微波输能技术(MPT)做出了深入的探讨，在此基础上建立起了中短距离中小功率无线电力传输系统模型，即为MPT-MDSP式系统的模型。这种系统是由发射和接收两部分组成，发射部分用声表面波射频发生电路将DC转变成RF并通过特制天线辐射出去，接收部分再通过接收天线接收RF能量，用整流电路将RF转变成DC，供应用电设备。 关键词无线电能传输（WPT)/微波输能 (MPT) /天线
MIDDLE DISTANCE & SMALL POWER WIRELESS POWER TRANSPOTAION SYSTEM ABSTRACT The Wireless Power Transportation (WPT) shows a outstanding necessity in our today`s daily life .For one thing The Mobile Internet device (MID) comes out one after another because of The prosperity of Mobile Internet.The limitations of the technology bottleneck in battery capacity can not fit people`s requirement in these devises .For another the booming of Internet of Things brings large quantity of net nodes .These nodes cannot be charged easily.However,WPT will be the best way to solve this problem.Especially,the Middle Distance & Small Power Wireless Power Transportation System(WPT-MDSP) will plays a great role in these scopes. In this paper ,I made a brief but clear introduction of the WPT,and a thorough discussion in Microwave Power Transportation (MPT) ,which was used to leed to the applied system WPT-MDSP .This system contains two parts,the eradiation part and the Receive part .The first part works for changing Direct-current（DC）into R adiofrequency （RF）,the other does the converse work.Both of them are designed for exclusive use. They works together to charge the Electrical equipment. Key words Wireless Power Transportation (WPT)/ Microwave Power Transportation (MPT)/Antenna
X-51及高超声速飞行器简介
美国X-51A飞行器及总体设计及其关键技术简介 Xxx 摘要：从计划的背景、飞行器的构造、热防护材料研发测试以及实际飞行试验等方面对X-51A 的发展计划作了较为详细的介绍,并据此对美国发展高超声速飞行技术的研究流程和理念有个一定的了解与认识。 关键词：X-51A 高超声速导弹热防护系统结构材料飞行器 引言：美国自二十世纪九十年代启动“全球敏捷打击”计划以来，一直处于低速发展过程中，该计划近期开始迅速升级，从改造“三叉戟”导弹开始，美国正推出一系列先进攻击武器概念，包括飞机、无人机和导弹。其中，X-51高超声速巡航导弹是美国武器库目前速度最快的全球打击武器，可以在一小时内攻击地球上任一目标。 1项目概况 巡航导弹在美国武器系统中具有特殊的地位，在未来信息化战争中，巡航导弹不要要成为首选的打击武器，也是美军实行远程军事打击的必备武器。 美国于20世纪90年代启动的“全球敏捷打击”计划自推出以来一直处于低速发展过程中,直至近年该计划开始迅速发展。美国从改造三叉戟导弹开始,陆续推出一系列的先进攻击武器概念,包括新一代的飞机、无人机和导弹。 X-51A计划是由美国空军研究试验室(AFRL)、国防高级研究计划局(DARPA)、NASA、波音公司和普惠公司联合实施的旨在验证高超声速飞行能力的计划。终极目标是发展一种马赫数达到5~7的可以在1 h内进行全球打击的武器,包括快速响应的空间飞行器和高超声速巡航导弹。X-51A于2010年2月中旬进行了首次高超声速飞行试验。 X-51A的首飞创造了又一个人类历史记录———超燃冲压发动机推进的历时最长的高超声速飞行,刷新了X2 43创造的12 s的记录。X2 51A首飞的成功意味着, 超燃冲压发动机将提供一种全新的快速全球打击能力。据称,该高超声速导弹将能够在60 min内实施全球打击。美国国防部/NASA的X2 51A项目则是这一新型武器系统方案的关键部分。X2 51A 的飞行试验对于空间进入、侦察、打击、全球到达以及商业运输等都有重要意义。 2 X-51A计划的背景 美国空军认为,高超声速推进技术是美国亟须发展的关键领域之一,为了达到这一目的,必须走“阶梯式发展”的道路。1979年首次发射的先进战略空射导弹(ASLAM)是早期的高超声速导弹,它使用高速冲压发动机实现了马赫数为5. 5的飞行,虽然达到了高超声速,但由于冲压发动机的燃烧是在亚声速状态下进行,效率非常低。解决这一问题的方法是使用超燃冲压动机,于是X-51A计划应运而生。 20世纪90年代中期,国家空天飞机(NASP,NationalAerospace Plane)计划终止后,美国空军转而投资HyTech(Hypersonic Technology)计划以延续其对高超声速技术的研究。2004年1月, AFRL选择波音公司与普惠公司共同制造SED-WR的验证机,由波音公司制造机身,普惠公司
PID高超声速飞行器姿态控制中的应用展望
Ｏｃｔ．２０１０航天控制 ｖ。１．２８，Ｎ。．５ＡｅｒｏｓｐａｃｅＣｏｎｔｒ。１ 。９３?分数阶肼Ａ∥在高超声速飞行器 姿态控制中的应用展望 齐乃明秦昌茂宋志国 哈尔滨工业大学，哈尔滨１５０００１ 摘要高超声速飞行器的发展是一个必然的趋势，但是其具有强耦合、严重非 线性、大范围气动环境变化的特点，这对飞行器的姿态控制系统提出了更高的要 求。本文简述了现代控制及智能控制在姿态控制器中的应用，回顾了传统ＰＩＤ 及其改进控制技术，针对新的被控对象特点，介绍了分数阶Ｐ，１矿及其发展。由 于分数阶ＰＰＩＹ＂具有比传统ＰＩＤ更好的鲁棒性和控制性能，展望分数阶川１矿 控制在高超声速飞行器姿态控制中得到更广泛的应用。 关键词高超声速飞行器；姿态控制；传统ＰＩＤ；分数阶Ｐ，１矿 中图分类号：Ｖ４４８．２文献标识码：Ａ 文章编号：１００６．３２４２（２０１０）０５－００９３－０６ ＰｒｏｓｐｅｃｔｏｆＦｒａｃｔｉｏｎａｌ－ＯｒｄｅｒＰＩＡＤｐＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆｏｒＨｙｐｅｒｓｏｎｉｃＭｉｓｓｉｌｅＡｔｔｉｔｕｄｅＣｏｎｔｒｏｌ ＱＩＮａｉｍｉｎｇＱＩＮＣｈａｎｇｍａｏＳＯＮＧＺｈｉｇｕｏ ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｙｐｅｒｓｏｎｉｃｍｉｓｓｉｌｅｉｓａｎｉｎｅｖｉｔａｂｌｅｔｒｅｎｄ．Ｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆａｔｔｉｔｕｄｅｃｏｎｔｒｏｌｓ弘ｔｅｍｆｏｒａｅｒｏｃｒａｆｉｉｓｈｉｇｈｅｒｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｓｔｒｏｎｇｃｏｕｐｌｉｎｇ，ｓｅｒｉｏｕｓｎｏｎｌｉｎｅａｒａｎｄｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｃｈａｎｇｅｄｉｎａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｍｏｄｅｒｎｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｉｎｔｅｌｌｉ—ｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌｔｈａｔａｐｐｌｉｅｄｔｏａｔｔｉｔｕｄｅｃｏｎｔｒｏｌａｒｅｂｒｉｅｆｅｄ，ａｎｄｃｌａｓｓｉｃａｌＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｉｔｓｉｍ—ｐｒｏｖｅｍｅｎｔａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．ｔｈｅｆｒａｃｔｉｏｎａｌｏｒｄｅｒＰＩ、Ｄ“ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｆｏｒｆｋｎｅｌｌ３ｏｂｊｅｃｔｆｅａｔｕｒｅｓａｒｅａｌｓｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｆｒａｃｔｉｏｎａｌｏｒｄｅｒＰＩ、Ｄ“ｃｏｎｔｒｏｌｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｃｌａｓｓｉｃａｌＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｉｎｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｆｋｆｒａｃｔｉｏｎａｌｏｒｄｅｒＰ１１Ｄ“ｃｏｎｔｒｏｌｗｉｌｌｂｅ埘池矽ｕｓｅｄｉｎｈｙｐｅｒｓｏｎｉｃｍｉｓｓｉｌｅａｔｔｉｔｕｄｅｃｏｎｔｒ０１． ＫｅｙｗｏｒｄｓＨｙｐｅｒｓｏｎｉｃｍｉｓｓｉｌｅ；Ａｔｔｉｔｕｄｅｃｏｎｔｒｏｌ；ＣｌａｓｓｉｃａｌＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌ；ＦｒａｃｔｉｏｎａｌｏｒｄｅｒＰ１１Ｄ９ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ 高超声速飞行器以美国的超一ｘ计划飞行器及通用航空飞行器（ＣＡＶ）［１３为代表，计划实施对全球的快速打击，俄罗斯、日本等国也在积极研制高超声速飞行器，而我国尚处于起步阶段。 高超声速飞行器的飞行速度和高度变化大，可全空域机动飞行但其大范围气动环境的变化引起系统参数变化范围大，各通道间耦合影响也变大，使其成为具有强耦合、严重非线性并带有不确 收稿日期：２００９－０７－２６ 作者简介：齐乃明（１９６２一），男，哈尔滨人，教授，博士生导师，主要研究方向为航天器飞行动力学控制与仿真；秦昌茂（１９８５一），男，江西人，博士，主要研究方向为高超声速飞行器制导与控制；宋志国（１９８７一），男，黑龙江人，硕士， 主要研究方向为高超声速飞行器制导与控制。
飞行器制造技术要点
一、概论 1、飞行器加工工艺就是通过改变原材料、毛坯或半成品的形状、尺寸、性质或表面状态，使之成为符合 设计要求的飞行器产品的零部件的方法。 2、飞行器结构设计的基本要求 （1）必须保证飞行器具有精确地气动外形 （2）在确保导弹一次使用成功的前提下，要满足规定的强度和刚度要求，必须尽量简化导弹结构、减轻质量并降低制造成本。 （3）必须使飞行器能够适应所规定的严酷自然环境和力学环境。 （4）必须使飞行器具备良好的可维修性 （5）必须强化飞行器系统及各分系统的电磁兼容设计 3、采取的措施 （1）飞行器的结构材料主要采用比强度和比刚度高的金属材料和非金属复合材料，部分采用钛合金和铝锂合金。 （2）在结构设计中，尽量采用先进工艺技术以满足飞行器结构、材料及加工精度等方面要求。 （3）由于飞行器正在朝小尺寸、大威力、超声速、超远程方向发展，因此应大力推广和应用整体结构、蜂窝夹层结构、强力旋压舱段（包括内外旋压）和高性能增强复合材料结构。 （4）大力推广应用计算机辅助设计与制造（CAD|CAM）一体化技术，采用高精度的通用机床设备和测试（包括无损探伤）设备，以保证新一代武器系统制造精度和缩短研制周期。 4、特点 （1）新工艺新技术应用比较多比较快，工艺预研必须走在飞行器研制的前面，以便为新型飞行器的诞生创造条件。 （2）所涉及的不少专业技术属于高科技范畴。 （3）加工工艺的实践性强，其验证工作贯穿于飞行器研制全过程，特别是地面试验必须充分并尽量模拟真实情况。 （4）所加工产品零部件的质量控制十分严格。 5、先进连接技术 焊接分：钎焊、熔焊、压焊 （1）钎焊，是使被连接的构件之间填充熔点低于被焊接材料的材料并使之熔化，而在连接界面上润湿和漫流，从而填充被焊接头的间隙，然后冷却结晶形成不可拆卸的冶金结和的连接方法。 根据焊料液相线温度高低分为：硬钎焊和软钎焊 特点：1）温度远低于母材料的融化温度，对母材性能没有明显影响。2）可在焊接熔化温度下对焊件实体整体均匀加热，对全焊缝同时焊接，焊件的温度梯度小，应力变形小，易保持焊件精度。3）可实现多种异种金属、金属与非金属之间的连接。4）对热源的要求低、工艺简单、易于自动化，焊件相对具有较高的可靠性。 （2）熔焊，是将材料加热至熔化状态，然后冷却结晶成一体，利用液相的相溶而实现原子间的结合的连接方法。 加热热源不同可分为：电弧焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊、气焊（利用化学热）。 特点：1)加热温度高2）焊接件有冶金过程3）焊接温度梯度大，因而焊件的变形也较大4）焊缝金属组织存在着相变，母材与填充金属在焊缝及其附近发生扩散迁移 （3）压焊，是在连接的表面采用加压、摩擦、扩散等特理作用下，两个连接表面在固态下达到紧密接触，金属原子获得能量，活动能力增强而互相接近并扩散形成固态连接。 压焊分：摩擦焊、超声波焊、爆炸焊、扩散焊、电阻电焊。 特点：1）加热的温度低于被焊材料的熔点，必须利用压力才能是连接的材料紧密接触2）在压力下界面两侧存在着原子的扩散，扩散的是否充分，取决于加热的压力，温度和时间3）可在保持基体金属原有的性能条件下，获得同种或异种金属焊接的牢固接头4）不受零件大小、断面尺寸和表面形状的
高超声速飞行器动力技术介绍及部分国家发展现状
一、高超声速飞行器技术发展路径及动力技术介绍 1.1 高超声速飞行器技术发展路径 高超声速飞行器区别与其他飞行器最大的特点是高度一体化，使得飞行器机身与推进系统密不可分，从某种意义上来说是无法划分出一个所谓的“发动机”进行研制的，这样的“发动机”也只有在与机身合二为一才能发挥其真实的性能，也才能真正的运行起来。因此，高超声速飞行器首先是“自顶而下”地分解研究对象和研究阶段，随着技术的发展再逐步地整合各部分的研究，逐级、逐步形成一个完整的飞行器研究对象。从总体方案设计的完整的飞行器作为研究对象可划分为四个层次的研究：气动/推进一体化研究、全流动通道推进系统研究、超然冲压模型发动机研究、超然冲压发动机部件研究，将高超声速飞行器自顶而下分解后就，再从分解出来的底层部件逐步发展“自下而上”到顶层飞行器。同时“自顶而下”的技术分解和“自下而上”的技术集成这两条路线又是有交互的，在试验研究的任何阶段发现问题，都应当反馈到飞行器总体的设计，重新定义部件、子系统的研究对象。 图1.1 1.2 高超声速飞行器动力技术介绍 气动/推进一体化研究 全流动通道推进系统研究 超然冲压模型发动机研究 超然冲压发动机部件研究
高超声速飞行器的核心关键技术包括超燃冲压发动机技术、高超声速飞行器组合推进系统技术、高超声速飞行器机身推进一体化设计技术、高超声速飞行器热防护技术、高超声速飞行器导航制导与控制技术、高超声速飞行器风洞实验技术。下面的篇幅分别对超燃冲压发动机和组合推进系统技术做简要介绍： (1)超然冲压发动机概念介绍 超燃冲压发动机是高超声速飞行器推进技术的核心技术，超然冲压发动机与亚燃冲压发动机同属于吸气式喷气发动机，由进气道、燃烧室和尾喷管构成，没有压气机和涡轮等旋转部件，高速迎面气流经进气道减速增压，直接进入燃烧室和燃料混合燃烧，产生高温燃气经尾喷管加速后排出，从而产生推力。 超燃冲压发动机通常可以分为双模态冲压发动机和双燃烧室冲压发动机。双模态冲压发动机是指发动机根据不同的来流速度，其燃烧室分别工作于亚声速燃烧状态、超声速燃烧状态、超声速燃烧/亚声速燃烧/超声速燃烧状态。双燃烧室冲压发动机是指同一发动机同时具有亚燃冲压和超燃冲压双循环的超燃冲压发动机，采用双循环的主要目的是用亚燃冲压发动机点燃超然冲压发动机来解决煤油燃料的点火和稳定燃烧问题。 (2)超声速燃烧概念 在一定的压缩和膨胀效率的条件下，进入发动机的空气有一最佳压缩量，使得发动机的效率最高。燃料的热值和过程的效率越高，其
无线电能传输实验报告
实验报告 1.实验原理 与无线通信技术一样摆脱有形介质的束缚，实现电能的无线传输是人类多年的一个美好追求。无线电能传输技术 (Wireless Power Transfer, WPT )也称之为非接触电能传输技术(Contactless PowerTransmission, CPT )，是一种 借于空间无形软介质(如电场、磁场、微波等)实现将电能由电源端传递至用电设备的一种供电模式，该技术是集电磁场、电力电子、高频电子、电磁感应和耦合模理论等多学科交叉的基础研究与应用研究，是能源传输和接入的一次革命性进步。 无线电能传输技术解决了传统导线直接接触供电的缺陷，是一种有效、安全、便捷的电能传输方法，因而它被美国技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。该技术不仅在军事、航空航天、油田、矿井、水下作业、工业机器人、电动汽车、无线传感器网络、医疗器械、家用电器、RFID识别等领域具有重要的应用价值，而且对电磁理论的发展亦具有重要科学研究价值和实际意义。在中国科协成立五十周年的系列庆祝活动中，无线能量传输技术被列为“0 项引领未来的科学技术”之一。 到目前为止，根据电能传输原理，无线电能传输大致可以分为三类：感应耦合式、微波辐射式、磁耦合谐振式。作为一个新的无线电能传输技术，磁耦合谐振式是基于近场强耦合的概念，基本原理是两个具有相同谐振频率的物体 学习参之间可以实现高效的能量交换，而非谐振物体之间能量交换却很微弱。
磁耦合谐振式无线电能传输的传输尺度介于前两者之间，因此也被称之为中尺度（mid-range）能量传输技术，其尺度为几倍的接收设备尺寸（可扩展到几米到几十米）。 除了较大的传输距离，还存在以下优势：由于利用了强耦合谐振技术，可以实现较高的功率（可达到kW）和效率；系统采用磁场耦合（而非电场，电场会发生危险）和非辐射技术，使其对人体没有伤害；良好的穿透性，不受非金属障碍物的影响。因此该技术已经成为无线电能传输技术新的发展方向。 基于磁耦合谐振技术的无线电能传输技术主要利用的是近场磁耦合共振技术，共振系统由多个具有相同本征频率的物体构成，能量只在系统中的物体间 传递，与系统之外的物体基本没有能量交换，在达到共振时，物体振动的幅度达到最大。 基于磁耦合谐振技术的无线电能传输系统一般由高频发射源、发射系统、接收系统、负载等部分组成，其中发射系统和电磁接收系统，是无线电能传输系统的关键部分。 其典型模型如下图所示。由下图可知发射系统包括励磁线圈和发射线圈，它们之间是通过直接耦合关系把能量从励磁线圈传到发射线圈，励磁线圈所需能量直接从高频电源处获得。电磁接收系统包括接收线圈和负载线圈，它们之间也是通过直接耦合关系把能量从接收线圈传到负载线圈。发射线圈与接收线圈之间通过空间磁场的谐振耦合实现电能的无线传输。 学习参
飞行器自主控制技术研究
摘要 随着自动控制技术和智能决策技术的不断发展，无人机凭借其低成本，零伤亡，可重复使用和高机动等优点，成为了当代战争的重要作战工具之一，有着不可替代的作用。旋翼式飞行器作为一种无人机，其起飞和降落所需空间较少，在障碍物密集环境下的操控性较高，以及飞行器姿态保持能力较强的优点，在民用和军事领域都有广泛的应用前景。尤其是近年来对四旋翼飞行器的研究成果较多，融合了自动控制、传感以及计算机科学等诸多技术，成为了未来无人机的主要发展趋势，并成为目前重点的研究对象。 由于四旋翼飞行器具有体积小、重量轻、功耗低、具有多变量、非线性、强耦合、欠驱动等特性，其控制问题一直是该领域的研究重点。本论文的主要工作如下： 1）本文首先对小型四旋翼飞行器的国内外研究现状进行了简单的介绍；介绍四旋翼无人飞行器涉及的关键技术，设计了四旋翼无人飞行器整体结构，包括四旋翼无人飞行器的机械结构、控制系统硬件，搭建四旋翼无人飞行器研究平台。 2）对四旋翼无人飞行器进行力学分析，以小型四旋翼飞行器为实际对象，对四旋翼的建模和控制方法做了研究。根据对四旋翼飞行器的机架结构和动力学特性做详尽的分析和研究，在此基础上建立四旋翼飞行器的动力学模型，四旋翼飞行器有各种的运行状态，并对飞行器进行力学分析。 3）通过选取四旋翼无人飞行器在运动过程中的受力分析，完成对其动力学模型的建立，通过对传递函数做适当简化得到了系统仿真模型。进一步推出四旋翼无人飞行器在旋转运动和直线运动上的传递函数，针对现有四旋翼无人飞行器结构，建立机体坐标系，为四旋翼无人飞行器的飞行控制器的设计提供了可靠的控制模型。 4）通过Matlab中的Simulink模块，分别对姿态回路PI控制算法、姿态和位置回路的PID控制算法和积分分离PID控制算法进行了仿真，通过对PID飞行控制算法进行Matlab仿真可知，四旋翼无人飞行器在PI、PID、积分分离PID 控制算法下是可控的。 通过仿真观察到飞行器能够基本达到稳定飞行的目的，不过在在实际检测系统中还是容易受到干扰，所以还是需要必要的控制。再验证了控制算法的有效性，
高超声速飞行器结构材料与热防护系统
本文2010201222收到,作者分别系中国航天科工集团三院310所助工、高级工程师 高超声速飞行器结构材料与热防护系统 郭朝邦 李文杰 图1 挂载在B 252H 机翼的X 251A 摘 要 随着人类对高超声速飞行器的不断探索,结构材料和热防护系统已成为高超技术发展的瓶颈。首先介绍了X 251A 和X 243A 的项目概况、结构材料和热防护系统,然后分别从高超声速试飞器超高温热防护材料、大面积热防护材料和热防护系统等几方面对X 251A 和X 243A 试飞器进行了分析,最后提出了结构材料和热防护系统发展的关键技术。 关键词 X 251A X 243A 结构材料 热防护 系统 飞行器 高超 引 言 随着高超声速飞行器飞行速度的不断提高,服役环境越来越恶劣,飞行器的热防护问题成为限制飞行器发展的瓶颈。而高超声速结构材料和热防护系统的研究与开发是高超声速飞行器热防护的基础,因此,各国都大力开展了高超声速飞行器热防护材料与结构的相关研究。尤其是以美国为代表的X 251A 和X 243A 高超声速飞行器在结构材料和热防护方面的研究比较突出,本文对这两种试飞器的结构材料和热防护技术分别进行详细介绍。1 X 251A 高超声速飞行器1.1 项目概况 X 251A 计划是由美国空军研究试验室(AFRL )、国防高级研究计划局(DARP A )、NAS A 、波音公司 和普惠公司联合实施的旨在验证高超声速飞行能力 的计划。终极目标是发展一种马赫数达到5～7的可以在1h 内进行全球打击的武器,包括快速响应的空间飞行器和高超声速巡航导弹。试验方式是使 用B 252H 轰炸机挂载X 251A 飞行,达到预定的飞 行条件,释放X 251A 进行飞行试验。图1是挂载在B 252H 机翼下的X 251A 。美国空军在2003年开始研 制试飞器,2004年12月完成初始设计评估,2005年1月开始详细设计,2005年9月27日被正式赋予X 251A 的代号,2007年5月该项目通过关键设计评审。2009年12月9日在加利福尼亚州爱德华兹空军基地进行了首次系留挂载飞行试验,X 251A 挂载在B 252H 重型轰炸机的机翼下向北起飞后爬升至15.24km 高空,随后该机携载X 251A 做了较柔和的机动动作。按计划,X 251A 将于2010年2月中旬进行了首次高超声速飞行试验。1.2 结构材料与热防护系统1.2.1 总体结构 X 251A 整个飞行器长7.62m ,质量1780kg,
人工智能技术在航天领域的应用
人工智能技术在航天领域的应用 2017年12月1日摘要:随着人工智能技术的迅速发展逐渐成熟，已经成为许多高新科技产品中的核心技术。本文对人工智能技术在航天领域中的一些应用进行了简要介绍，并对人工智能技术在未来航天中的应用进行了展望。 关键词：航天；人工智能。 一、人工智能在无人飞行器上的应用 1、人工智能和机器人 为使卫星顺利完成飞行任务，大幅度降低造价，人们在卫星上大量地采用了人工智能和机器人技术。早在1967 年美国发射的勘测者3号飞行器上就装有机械臂，它在月球上完成了掘沟，地质调查和采集标本等工作，1970 年苏联发射了“月球”16 号和17号两个飞行器，飞行器上装有月球车，月球车在地面遥控下完成月面行走和摄影任务，车上的掘岩机还完成了标本采集工作。1978年美国海资号火星着陆飞船(一种先进的空间机器人),通过搭载计算机不仅成功地控制飞船安垒着陆，而且还在没有地面指令的情况下实现了长达 58 个火星日(每个火星日相当于24小时37分26.4秒)的探测,1977-1986 年，美国在旅行者探测器上采用了人工智能技术,完成了精密导航，科学观测任务,其上计算机收集和处理了木星和土星等各种不同数据。 二、人工智能在航天飞机上的应用前景 1、人—机接口 采用人工智能技术，在地面站与飞船，航天飞机与机械手之间(人与操作对象问)建立起完美的人--机接口，利用通信回路把由人直接控制的直接控制系统和采用遥控方式控制操作对象的遥控系统联接起来。 三、人工智能在空间站上的应用前景 人工智能在空间站计划等的应用:NASA的先进技术咨询委员会认为空间站中有三个方面必须采用人工智能技术，才能实现高度人工智能，确保可靠性。 (1)空间站分系统，空间站应用，利用空间站在空间进行各种实验时的监控,故障诊断，舱外活动，交会对接，飞行规划等的系统。 (2)空间结构物的组装,从航天飞机上卸下和移动补给物资手段的智能化。 (3)卫星服务和空间工厂设备维修用的远距离操纵器/机器人，空间工厂设备控制和操作等用的系统。该先进技术咨询委员会还确定了适用于空间站初始阶段和发展阶段的自动化和仿真机器人学的目标,事实上在初始阶段系统是作为支援系统，在发展阶段将作为一种综台性的信息和控制系统的控制部件用。 四．人工智能在其他一些和航天应用前景 简单地叙述一下几种其他的应用: 嵌套式系统的软件配置——这种应用考虑如何对各种嵌套式计算机系统配置所包含的程序和数据。它可将作业和数据分配给程序段，并受数据和段的长度以及作业中可用的寄存器个数的约束。当作业是搜索问题时，其组合形式要求利用启发方式来削减搜索途径。并减少重复。利用图形显示来观察操作中的各种算法和策略，这样可以引起开发者得到启发的直觉感受。发射安排——这种应用是由帮助安排发射操作的工作站和为发射活动分配时间的计划人员组成的。工作站在一种带日历图形的显示器上显示出当前的或假定的分配方案，使调度人员了解整个情况。由系统回答的典型问题 ( 即由系统推算出的建议)是什么时候安排下一次任务A？任务B具有什么样的优先级而不得不保证安排在最近的7天之内?时间分配计算可以是一种简单的树形搜索，也可以带有启发，取决于分配条件的复杂性。防卫探测区的雷达定位——这种应用同上述两种应用一样是确保达到规
无线电能传输技术
所谓无线电能传输，就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。无线 输电分为：电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式。电磁感应可用于低功率、近距离传输；电磁共振适于中等功率、中等距离传输；电磁辐射则可用于大功率、远距离传输。近年来，一些便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器等移动设备都需要电池和充电。电源电线频繁地拔插，既不安全，也容易磨损。一些充电器、电线、插座标准也并不完全统一，这样即造成了浪费，也形成了对环境的污染。而在特殊场合下，譬如矿井和石油开釆中，传统输电方式在安全上存在隐患。孤立的岛屿、工作于山头的基站，很困难采用架设电线的传统配电方式。在上述情形下，无线输电便愈发显得重要和迫切，因而它被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。在此旨在阐述当前的技术进展，分析无线输电原理。 1无线电能传输技术的发展历程 最早产生无线输能设想的是尼古拉?特斯拉(NikolaTesla),因而有人称之为无线电能 传输之父。1890年，特斯拉就做了无线电能传输试验。特斯拉构想的无线电能传输方法是把地球作为内导体，把地球电离层作为外导体，通过放大发射机以径向电磁波振荡模式，在地球与电离层之间建立起大约8 Hz的低频共振，利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。最终因财力不足，特斯拉的大胆构想没能实现。 其后，古博(Goubau)、施瓦固(Sohweing)等人从理论上推算了自由空间波束导波可达到近100%的传输效率，并随后在反射波束导波系统上得到了验证。20世纪20 年代中期，日本的H.Yagi和S.Uda发明了可用于无线电能传输的定向天线，乂称为八木一宇田天 线。20世纪60年代初期雷声公司(Raytheon)的布iM(W.C.Brown)做了大量的无线电能传输研究工作，从而奠定了无线电能传输的实验基础，使这一概念变成了现实。在实验中设计了一种效率高、结构简单的半波电偶极子半导体二极管整流天线，将频率2.45GHz的微 波能量转换为了直流电。1977年在实验中使用GaAs—Pt 肖特基势垒二极管，用铝条构造 半波电偶极子和传输线，输入微波的功率为8 W,获得了90.6%的微波一一直流电整流效率。后来改用印刷薄膜，在频率2.45 GHz时效率达到了85%o 自从Brown实验获得成功以后，人们开始对无线电能传输技术产生了兴趣。1975 年，在美国宇航局的支持下，开始了无线电能传输地面实验的5 ail'划。喷气发动机实验室和Lewis科研中心曾将30 kW的微波无线输送1.6 km,微波一一直流的转换效率达83%。1991
现代飞行器制造工艺学复习题简答及答案贾玉红何景武新整理
1. 飞机产品的特点及其制造工艺的特点。 飞机产品的特点： 1、零件数量大、品种多 2、外形复杂、精度要高 3、零件尺寸大、刚度小 4、材料品种多，新材料应用比例大 5、结构不断改进，产量变化范围大 制造工艺的特点： 1、需采用新的保证互换性的方法-模线样板工作法； 2、生产准备工作量大，需采用大量模具、夹具、型架等工艺装备，数字化制造技术； 3、批量变化范围大，手工劳动量大，现在用柔性制造技术； 4、零件加工方法多种多样，装配劳动量比重大； 5、生产协作能力强，推行并行工程。 2. 弯曲、拉伸、拉形、拉弯、落锤成形、液压成形、喷丸成形、旋压成形及胀形等典型成形工艺的成形原理、成形极限、容易出现的问题及解决方法。 弯曲： 成型原理：弯曲是将平直板材或管材等型材的毛坯或半成品、用磨具或其他的工具弯成具有一定曲率和一定角度的零件的加工成型方法。材料外层纤维受拉，内层纤维受压，中性层不变。 成形极限：当万区间相对弯曲半径小到一定程度时，会是万区间外表面纤维的拉伸应变超过材料所允许的极限而出现裂纹或折断，此时的变形记先成为成形极限。相对弯曲半径r/t 达到材料即将破裂的极限是的min r 问题：主要问题是回弹。 解决办法：补偿法、加压法，加热校形法及拉弯法。 拉伸原理：拉伸是在凸模作用下将平板毛坯变成开口空心零件的过程。（凸缘切向收缩为筒壁，筒壁为传力区） 成形极限：当壁筒要拉断时的拉伸系数为极限拉伸系数。在筒壁将要拉断时的最小拉伸系数0/m d D
容易出现的问题：凸缘起皱和筒壁拉裂。 解决办法：用压边圈防止外皱。用带拉伸筋的凹模、反向拉伸法和正反向联合拉伸法防止内皱。 拉形原理：拉形时板料两端在拉形机夹钳夹紧的情况下，随着拉形模的上升，板材与拉形模接触产生不均匀的双向拉伸变形，是板料与拉形模逐渐贴合的成型方法。 成形极限：在拉形时，挡板料濒于出现不允许的缺陷时的拉形系数max 0/l l 。 容易出现的问题：拉裂、起皱。 解决办法：防止拉裂的主要方法是控制一次拉形变量；防止起皱可使夹头钳口取现金量符合模具两端对应曲面的剖面形状，在操作中正确配合夹头拉伸和台面上顶的动作。 拉弯原理：拉弯是将毛料在弯曲的同时加以轴向拉力，改变毛料剖面内的应力分布情况，使之趋于均匀一致，以达到减少回弹，提高零件成形准确度的目的。 成形极限：拉断 常见问题：回弹量较大 解决办法：先拉后弯，先弯后拉，先拉后弯再补拉。 落压成型原理：利用质量很大的锤头或上模从高处落下时所产生的巨大的冲击力是，使毛料沿着成型模成形。 成形极限： 易出现的问题：材料起皱或破裂 解决方法：预成形；采用展开料成形；分区依次成形；采用储料过渡 液压成形原理：采用液态的水或油作为传力介质，用软凸模或凹模代替刚性的凸模或凹模，使坯料在传力介质的压力作用下与凹模或凸模贴合的过程 成形极限：相对弯曲半径R/t 以及成型压力P 易出现的问题：材料的起皱开裂和不贴模 解决方法：尽量采用新淬火料进行成形，同时尽可能采用展开料成形，以免除修边工作。
无线能量传输的三种方式
无线能量传输技术是将电能从电能发射端传输到负载的一个过程，这个过程不是通过传统的电线完成，而是通过无线实现。 目前在国内外研究的无线能量传输技术，根据其传输原理，大致上可以分为三类：第一类是感应耦合式无线能量传输技术，这种技术主要利用电磁感应原理，采用松耦合变压器或者可分离变压器方式实现功率无线传输。该项技术可以实现较大功率的电能无线传输，但由于传输原理的局限传输距离被限制在毫米等级。 第二类是电磁波无线能量传输技术，例如微波技术，该技术直接利用了电磁波能量可以通过天线发送和接收的原理。该技术优点在于可以实现极高功率的无线传输，但是在能量传输过程中，发射器必须对准接收器，能量传输受方向限制，并且不能绕过或穿过障碍物，微波在空气中的损耗也大，效率低，对人体和其他生物都有严重伤害。 第三类是磁耦合谐振式无线能量传输技术。该技术通过磁场的近场耦合，使接收线圈和发射线圈产生共振，来实现能量的无线传输。该技术最早是由美国麻省理工学院(MIT)物理系助理教授Marin Soljacic的研究小组于2006年11月在美国AIP工业物理论坛上提出，并于2007 年6月，通过实验进行了验证，相隔2.16m隔空将一只60W灯泡点亮，并在<