摘要:半个多世纪以来，旋翼动态失速始终是直升机空气动力学领域的研究热点与难点。通过持续深入的探索，研究人员在旋翼动态失速的测量与预测、流动机理认知、流动控制以及快速建模等方面取得了重大进展。本文首先介绍了动态失速试验测量与数值分析技术的发展情况，总结了当前技术水平，并剖析了这两类技术未来的发展方向。接着，从旋翼翼型、有限翼展机翼和旋翼等多个层面，系统梳理了动态失速机理的研究进展，对现有研究进行总结与分析，指出了当前研究存在的不足与难点。然后，阐述了旋翼动态失速流动控制方法的研究现状，对比了主动与被动流动控制各自的优缺点及发展潜力。最后，介绍了旋翼动态失速半经验模型的发展，特别指出近年来迅猛发展的人工智能技术，为半经验模型降低对试验数据的依赖、提升预测精度与效率带来了新契机。模态分解、数据驱动与机器学习等先进分析技术，为直升机旋翼动态失速研究注入了新活力，推动了相关研究的发展。可以预见，人工智能技术将在未来旋翼动态失速研究中发挥重要作用。

摘要:为分析低空风切变对某大型直升机起飞过程中飞行特性的影响，建立风切变模型以及耦合风干扰的直升机飞行动力学模型。模拟不同强度和风向的水平风垂直切变，以及不同强度上洗和下洗垂直切变对大型直升机起飞过程中姿态、位移及操纵响应的影响。结果表明：随着水平风垂直切变强度的增大，直升机俯仰姿态逐渐出现振荡，且纵向位置偏移明显。风向的改变显著影响横、纵向周期变距。不论是上洗还是下洗垂直切变，均会引起直升机姿态变化和位置偏移，下洗引起的姿态变化幅度更大，对驾驶员操纵的影响也更为严重。

摘要:直升机发动机规定环控系统引气量不应超出其最大允许值，以避免发动机功率损失过大。考虑到飞行姿态变化对引气参数的影响，提出了“超临界喷嘴流量因子”的概念，并推导出相应的计算公式。试验数据显示，发动机最大引气量的实测数据与理论计算值偏差在3%以内，验证了该方法在发动机引气限流上的准确性和实用性。该方法简化了测试流程，避免了流量传感器对引气流动特性的干扰，提高了测试精度。此外，为减少引气量并消除高温引气管路对周边设备的安全隐患，结合工程实际对引气管路的保温措施进行了改进，并研究了不同引气温度、压力和流量条件下，引气管路出口和保温层外表面的温降特性。本文研究成果为引气管路设计优化，提高热效率及直升机的安全运行提供了技术参考。

摘要:针对高速前飞状态分布式推进旋翼飞行器存在的回转颤振动力学问题，提出了一种通用性强且快速高效分布式多旋翼/倾转机翼耦合气弹动力学分析方法。该方法基于中等变形梁理论，考虑旋翼和机翼间弹性、惯性耦合，采用基于CFD修正的片条理论，建立分布式多旋翼/倾转机翼气弹动力学分析模型，研究其前飞状态下的回转颤振特性。在证明了分析方法的准确性后，同时研究了耦合系统动力学参数（机翼、短舱和旋翼等）对飞行器回转颤振临界速度的影响。结果表明：系统先发生扭转失稳，后发生面内弯曲失稳，机翼扭矩刚度对系统临界颤振速度影响程度最大；其次是面外和面内弯曲刚度，其颤振运动的三维效应十分明显，呈现为机翼扭转和面内外弯曲模态耦合。在低速状态下将升力桨张开并提高旋翼数量能有效增加系统气弹稳定性，无铰式桨叶挥舞刚度对系统临界颤振影响不大，增大旋翼拉力和降低旋翼转速有利于提高系统临界颤振速度，而增加旋翼和短舱高度则会降低系统临界颤振速度。

摘要:为降低直升机机身的有限元模型与实际模型之间的偏差，采用了一种基于响应面法的直升机机身模型修正方法。该方法使用一个超曲面函数来近似地替代实际的、隐式的复杂函数关系，避免了传统参数修正方法每次迭代时都调用有限元程序的步骤。同时，通过拉丁超立方采样减少样本点数量从而提高了计算效率。以直升机10%缩比机身模型为例，通过试验与有限元分析分别获得其实际模型与有限元模型的前六阶固有频率，通过灵敏度分析确定了设计参数，利用响应面方法对该机身模型进行了参数修正。机身的有限元模型预测结果与试验测试结果之间的固有频率平均误差由3.54%降低至1.03%，有限元模型的预测精度显著提升。修正结果表明，基于响应面方法的有限元模型修正方法能够有效地应用于直升机机身模型参数修正。

摘要:在基于激振试验频响数据计算直升机当量至桨毂中心的参数的过程中，取点不同以及幅值误差和相位误差都会造成计算的当量参数不同。针对此问题，采用不同取点方案对某型机大质量状态机体的横向一阶模态当量参数进行计算。计算所得的当量质量和当量刚度相差很大，分析表明，该结果主要是由相位偏差引起。文中推导了当量参数关于幅值误差和相位误差的计算公式，并对其进行分析，给出了关于取点的建议：可根据激出位移响应幅值大小进行选取，选取的两点尽量接近共振点，采用所得当量参数计算频响曲线，并与试验数据对比进行验证；为避免当量参数的计算对幅值误差和相位误差过于敏感，选取的两点的激振频率差值不要过小。

摘要:为提升旋翼稳定性并探索替代传统减摆器的新途径，研究了在旋翼桨叶中嵌入碳纳米管（Carbon nanotube， CNT）短纤维，利用其黏弹滑移效应增强结构阻尼的方法。针对CNT的黏弹滑移机理，建立了微观力学模型。基于界面临界剪切应力和施加载荷，分析了CNT的滑移行为，并推导了微观参数与宏观阻尼之间的显式表达式。该模型充分考虑了CNT的几何参数和力学性能等关键参数对其阻尼效应的影响。结果表明，模型预测的阻尼效果与实验结果吻合良好；通过嵌入CNT，可使复合材料的滑移阻尼显著提升，达到基体阻尼的11倍左右。

摘要:动态失速现象严重制约了直升机的飞行性能，文中为揭示非定常来流状态下气动力矩及阻尼特性变化的机理，采用有限体积方法、运动嵌套网格技术、Roe-MUSCL格式和S-A湍流模型构建旋翼翼型非定常流场数值模拟方法。在此基础上，对SC1095翼型及其变形翼型在定常/非定常来流-变迎角状态下的非定常气动特性进行数值模拟。对比分析计算结果发现：动态失速涡（Dynamic stall vortex，DSV）的形成与对流是造成力矩失速的主要原因；后缘涡（Trailing edge vortex，TEV）导致DSV从翼型表面抬起是引起低头力矩系数峰值的主要因素；在本文的研究范围内，定常来流状态下翼型失速方式为前缘失速，非定常来流状态下受气动外形影响翼型失速方式存在前缘失速和后缘失速，其DSV的对流速度及强度显著小于定常来流状态，而各自来流状态下不同外形翼型DSV的对流速度差异较小。在定常、非定常来流状态下，翼型弯度、厚度和前缘半径的变化会引起力矩发散相位角、负阻尼相位角范围、低头力矩系数峰值及其相位角有规律地增大或减小。在不同来流状态下，翼型弯度、厚度和前缘半径的变化对DSV形成及其演化过程的影响规律不同。

摘要:为适应直升机在复杂不平坦地形中的着陆需求，提出了一种基于触地感知的自适应起落架构型设计。首先，对起落架的调姿运动形式进行优化设计，使其在保障承载能力的同时具备良好的运动调姿能力，避免着陆过程中因起落架姿态变化导致的机体失稳。其次，起落架着陆姿态可根据地形阶差进行空载随动调节，通过监测作动装置伸缩量建立触地感知机制，大幅降低了地形探测过程中对各类传感器的依赖以及降落地点的高限位要求。实验结果表明，自适应起落架能够实现垂向500 mm范围内的姿态调节，单一起落架至少可承受2 000 N载荷，着陆姿态允许存在倾斜角度，且随倾斜角度增大，起落架的承载能力和地形适配能力随之增强。

摘要:为了解决舱门联动式起落架收放过程中出现的联动机构变形问题，根据其运动特点，基于D-H坐标变换法和第二类拉格朗日方程建立了联动机构的运动学和动力学模型，通过数值仿真求解得出机构铰链力矩突变导致连杆变形。为解决故障问题，首先分析联动机构空间安装位置和杆长变化对机构力学性能的影响，找出关键位置，根据铰链旋转轴空间位置关系建立考虑姿态变化的优化模型，通过粒子群算法对铰链空间位置和姿态进行寻优，找出了最佳安装点，并比较优化前后结果。结果显示：优化后铰链旋转速度突变降低80.0%，铰链所受力矩降低74.8%，机构运动更加平稳，避免了变形的发生。

摘要:索并联系统力控工作空间（Force controllable workspace，FCWS）和系统刚度是索并联系统的重要性能，当运动平台质心偏离其形心位置时会产生额外力矩，对索并联系统性能产生不利的影响。为减轻质心偏置所造成的不利影响，本文针对36索6自由度索并联系统提出了一种新的绳索布局，通过分类最小方差法求解冗余索并联系统动力学方程，进而计算FCWS并分析了各组绳索在空间各点上对FCWS的不利影响，计算了索并联系统理论静刚度。根据质心是否发生偏置，比较分析典型布局与新布局在索并联系统性能上的优劣。结果表明：质心位于形心时，两种布局FCWS相差不大；当质心发生偏置时，交叉布局FCWS比典型布局提升约31.9%，两种布局的平动刚度相差不大，而交叉布局的扭转刚度相比典型布局得到了明显的提升，验证了新布局在改善系统性能上的有效性。所得结论为索并联系统结构布置提供了一定参考。

摘要:舰载机全机吊运能力可以使舰载机在受损无法飞行时被运送到陆地进行修理，这对于航母编队至关重要。针对舰载机全机吊运中飞机承载能力、吊具安全性、吊运功能及吊运安全性等难点问题进行研究，明确了舰载机全机吊运研究技术路线，进行了舰载机全机吊运接口研究、舰载机全机吊具设计与验证、舰载机全机吊运功能试验、飞机承载能力试验，提出了可行的舰载机全机吊运方案，设计了舰载机全机吊具，解决了舰载机舰基转运岸基的能力问题。

摘要:旋转编织是一种高效的复合材料预制体成形工艺，编织过程中工艺参数的设计对预制体成形质量至关重要。传统模型由于忽略了纱线之间的相互作用，导致编织角的预测值与实际值之间存在较大误差。本文基于织物编织成形机理，划分了编织过程中的交织点行为区域，定义了纱线交织点的生成速度和消耗速度，并建立了基于预制体交织数量守恒的旋转编织数学模型，实现了对预制体编织角和纱线宽度的精确预测。此外，通过变截面芯模的编织实验验证了该模型的有效性。实验结果表明，该模型能够有效反映变截面编织过程中编织角和纱线宽度变化的滞后现象，同时探讨了不同速度配比对预制体表面质量的影响。

摘要:针对热腐蚀致燃气轮机涡轮叶片高周疲劳（High cycle fatigue， HCF）失效问题，使用NaCl+Na₂SO₄盐对涡轮叶片用K444合金进行热腐蚀，采用SEM、EDS及纳米压痕仪研究了热腐蚀层的微观组织、成分和硬度，基于逐级加载法研究了热腐蚀对K444合金HCF强度的影响。研究结果表明热腐蚀引起了K444合金的氧化与硫化，硫化层位于氧化层下，同时在与硫化层毗邻的基体中存在γ'相贫乏区。随着热腐蚀时长的增加氧化层逐渐增厚，硫化层厚度出现先增大后减小的趋势，纳米压痕分析得到的硬度顺序为氧化层>基体>硫化层。热腐蚀加速了K444合金的疲劳裂纹萌生，使得K444合金缺口试样的疲劳强度降低了9.68%~23.97%。

摘要:针对内置小流量火箭燃气助燃的亚燃冲压发动机（Rocket-assisted ramjet engine， RARE）中，大梯度混合层流场特性及能量传递规律，开展了火箭侧马赫数（1.2~2.0）、总温比（2~4）等来流参数对混合层无量纲厚度变化、动能和热能传递规律的数值仿真研究。研究结果表明，在流体混合50 mm后混合层内达到自相似模态，总温比变化对混合层无量纲增长率影响更明显；两侧流体动能交换主要发生在混合层内，而热量可以从未掺混火箭侧经过混合层，传递到未掺混冲压侧。助燃火箭向冲压燃烧室的热量传递大小主要取决于两侧总温比，总温比从2增加到4，冲压侧的静焓增长量提高近4倍。

摘要:准确预测航班地面保障关键环节时间可以更高效地为航班过站做好保障工作，实现航班精细化管理。在实际航班运行生产过程中，保障数据缺失与异常普遍发生。传统预测模型在面对数据缺失挑战时，其预测性能往往遭受显著制约。为克服此局限，在因果图卷积网络（Causal graph convolutional network， CGCN）的基础上，引入动态时间规整（Dynamic time warping， DTW）模块，构建了面向数据缺失场景的航班保障时间节点预测模型。通过缺失值的自主式处理与时空特征的深入挖掘，为数据缺失下的航班地面保障时间预测提供了一种更为有效的解决方案。以国内某大型机场航班保障数据集（共6 480条数据）为例进行验证，实验结果表明：与考虑缺失值的因果图卷积网络（Causal graph convolutional network with missing data， CGCNM）、动态时空图卷积神经网络（Dynamic spatial-temporal graph convolution network， DSTGCN）、贝叶斯时间因子矩阵分解（Bayesian temporal matrix factorization， BTMF）、长短期记忆网络（Long short-term memory， LSTM）等7种基准模型相比，所提模型在20%~80%缺失率的场景下，各保障时间节点预测结果的平均绝对误差（Mean absolute error， MAE）至少降低8.1%，均方根误差（Root mean square error， RMSE）至少降低4.6%；且随着缺失率的增加，所提模型的优势更加明显。实例证明，建立的考虑缺失值的航班地面保障时间预测模型在预测精度和预测稳定性上都优于上述基准模型，能够为机场保障运行提供客观可靠的决策依据。

摘要:航空发动机运行中可能发生超转事件，严重时会导致“非包容的高能碎片”的危害性后果。从航空发动机适航审定对超转事件的安全要求切入，分析电子式超转保护系统对新型传感器的需求。基于某型号航空涡轴发动机尾气静电监测探索性试验的实测信号开展了信号分析，分析结果显示静电传感器信号的频谱信息可以实时动态跟踪转子转速。在75、210、420、630、840和1 000 kW 6种输出轴功率工况的静电信号的频谱信息中均识别出处于170~180 Hz间的动力涡轮转速及其倍频。所得结果表明静电传感器具备在航空发动机超转监控中的应用潜力。

摘要:随着面部伪造技术的快速迭代，能够应对未见过的伪造方法的鲁棒检测机制需求变得日益重要。然而，当前的方法主要针对特定的伪造技术设计，这在应对更广泛的检测挑战时存在局限性。为了解决这些问题，本文提出了一种用于跨域人脸伪造检测的难度感知元学习（Difficulty-aware meta-learning， DAML）方法。在元训练阶段，本文方法利用与伪造图像无关的元学习（Model-agnostic meta-learning， MAML）方法来训练模型。通过利用目标域中的少量数据，可以调整参数以适应新任务。为了解决与模型无关的元学习方法中的不稳定训练问题，本文引入了一种难度感知机制，在训练阶段动态调整不同任务的学习权重。在多个公开的基准数据集上进行了广泛的实验，实验结果表明，本文方法优于RECCE、Xception、RFM等方法，在适应未见过的目标域方面表现更好。

摘要:针对跨洋航空自组网（Aeronautical ad-hoc network， AANET）单信道空间/时分多址（Space-time division multiple access，STDMA）协议传输速率低、传输时延大、难以保证多业务服务质量等问题，提出了基于定向天线的多信道分布式STDMA时隙调度方法。首先，建立了跨洋AANET系统模型，并根据定向天线建立了链路模型。其次，给出了系统传输方案，该方案采用分布式预约STDMA，并引入滑动加权平均统计数据帧到达速率，根据数据帧到达速率和数据帧传输速率进行动态的时隙分配和移除，同时通过周期性广播时隙调度表实现网络内时隙分配信息的同步。最后，基于OMNeT⁺⁺构建跨洋AANET仿真系统，采用有组织航迹系统（Organized track system，OTS）生成实际跨洋场景下的节点分布模型，并对所提方法的性能进行仿真研究。研究表明：在高密度和高负载的情况下，所提出的方法能够保证多业务服务质量，空中交通服务（Air traffic services， ATS）和航务管理通信（Aeronautical operations control， AOC）业务的端到端时延能够保持收敛，投递率维持在95%以上，航空行政通信（Aeronautical administrative communication， AAC）和航空旅客通信（Airline passenger communication， APC）业务能够持续传输。

摘要:为了克服现有关键节点识别技术存在的计算复杂性大、评估维度单一和应用范围有限等缺点，构造了一个适用于关键节点评估的新算法。该算法首先通过分析节点的信息熵以及其邻居节点的影响力贡献，评估节点的局部影响力，从而消除了传统仅仅依赖节点度量为评估标准的瑕疵。其次，该算法通过衡量节点间距离的相关性来确定节点的全局影响力，有效解决了因考虑过多路径而导致的计算量激增的问题。为了充分论证算法的实用性，借助单调性实验、传染病模型实验以及鲁棒性实验，对4个规模各异的真实网络以及6种比较算法展开分析。最终结果显示该算法在准确性、有效性和识别能力等方面均有一定改善，同时，其计算复杂度较低，可应用于稀疏的网络。