简介：飞行器再入大气层时的姿态稳定性事关飞行安全,是气动设计的关键问题之一.文章采用非线性自治动力系统分叉理论,耦合求解非定常Navier-Stokes方程和俯仰运动方程,研究了钝体和细长体两类航天飞行器再入过程单自由度俯仰运动失稳问题.研究表明,航天飞行器再入时,如果仅有1个配平攻角,随Mach数降低,其配平攻角处的俯仰姿态失稳一般对应于Hopf分叉,并存在亚临界Hopf分叉和超临界Hopf分叉两种失稳形态;如果再入时随着Mach数的降低,其配平攻角由1个演化至多个（一般为3个）,其配平攻角处的俯仰姿态失稳形态将更为复杂,可能发生鞍结点分叉形态的刚性失稳行为;随Mach数的进一步降低,其俯仰运动还可能进一步发生Hopf分叉和同宿分叉.

简介：文章以飞行器巡航外形为设计对象，构建了一种新的飞行器的气动和结构特性评估方法，即结构模型反迭代方法．该方法较传统的松耦合静气动弹性方法效率提高了4倍以上．以此为基础建立了一种新的飞行器气动／结构耦合多学科优化设计框架，将优化效率提高4倍以上．采用数值求解N—S方程和结构有限元方程方法作为气动和结构学科的分析工具，保证了设计结果的可信性．算例表明以巡航外形作为设计对象能够获得与传统方法一致的飞行器气动与结构特性，以此为基础开展的无人机气动外形优化设计也获得了良好的设计结果．

简介：针对四旋翼无人机鲁棒自适应飞行问题,提出了一种基于指数收敛的控制方法。考虑到四旋翼系统的欠驱动、强耦合等非线性特性,采用线性化反馈控制策略实现对其轨迹追踪飞行能力的基本控制;针对线性化反馈控制易受系统内外部未知干扰等影响,采用基于指数收敛干扰观测器组合控制设计,实现四旋翼飞行的鲁棒与自适应控制;线性反馈及状态观测器控制系统基于指数收敛稳定。进行了仿真分析,结果表明,干扰观测器对四旋翼系统中存在的未知干扰具有很好的估计能力,所设计的基于指数收敛控制系统,结构简单,且具有较强的干扰抑制能力和较高的系统稳定性,满足四旋翼无人机的鲁棒及自适应飞行能力要求。

简介：针对声矢量传感器姿态变化难以准确测量导致目标测向精度低的现状,设计一种微型MEMS姿态传感器,并将其封装在声矢量传感器内部,实现基于MEMS姿态传感器的声矢量传感器设计。首先根据声矢量传感器姿态测量与校正原理,采用四元数姿态解算方法及扩展卡尔曼滤波器设计MEMS姿态传感器,并对其进行姿态精度测试;然后基于MEMS姿态传感器进行声矢量传感器样机设计、制作、参数测试;最后对样机进行了海上实验,结果表明,通过姿态校正后声矢量传感器目标方位估计精度与GPS推算方位精度一致,验证了利用MEMS姿态传感器设计声矢量传感器的可行性。

简介：风洞模型自由飞试验利用高速相机记录自由飞行模型的运动历程，再根据模型运动特征参数反演模型的气动特性．由于没有支撑系统的干扰，该试验能够较真实地模拟飞行状态，在飞行器静／动稳定特性研究中具有独特的优势．文章在JF-8A高超声速脉冲风洞中开展了10°尖锥模型自由飞试验，并以圆球模型的自由飞运动测量风洞动压，对模型运动特征参数的数字图像提取技术及气动参数的辨识方法等关键技术进行了研究．

简介：文章采用热流率测量和纹影拍摄技术,对高超声速层流湍流边界层条件下钝舵干扰流场进行了实验研究.实验在高超声速炮风洞内完成,来流Mach数为6,8.研究结果表明层流与湍流干扰流场之间存在较大差别,层流状态下干扰流场存在分离,平板干扰区内热流率存在负增量,舵面上存在明显的热流率峰值;湍流状态下干扰流场无分离,干扰对平板干扰区内热流率影响较小,舵面上无明显峰值.

简介：高超声速飞行器的发展对地面试验模拟提出了新的要求，但是，现有条件还不能完全满足这些要求．文章首先回顾和概述了气动研究地面试验所应遵循的一般性相似准则，分析现行气动力、热和推进试验模拟的不足和所面临的挑战．经分析认为，面对这些挑战，现行的主要参数模拟、部件相似模拟和局部相似模拟等方法仍然有效，但应加强相似理论对地面试验的指导和计算对试验的支撑性作用，并在必要时通过飞行试验对不完全相似模拟结果进行验证与确认．

简介：采用Born近似的Maxwell方程组积分解形式较少应用于气动光学数值计算,其困难在于对该方程组的离散化数值计算.而结合GCV-FFT（GeneralizedconvolutionbyfastFouriertransform）方法,在自由空间传播的Rayleigh-Sommerfeld衍射方程数值计算可以达到比较高的精度.通过对Green函数及采样系数的修正,积分方法可以用于气动光学现象的数值模拟.通过在超声速湍流边界层中光束传输的数值计算,可以看到一些气动光学效应,如光束偏移破碎等,可以用修正GCV-FFT＋数值积分的方法得到良好的模拟.现有的方法可以给出更接近物理本质的定量结果.

简介：高超声速边界层转捩是高超声速飞行器设计的关键基础问题之一.为了研究高超声速边界层转捩,在风洞中,对平板模型进行了M=5的实验,在模型中心沿流动方向使用PCB脉动压力传感器对脉动压力时间序列进行采集.文章将本征正交分解（properorthogonaldecomposition,POD）方法引入高超声速脉动压力数据处理中,发展了单点POD分析方法.经验证,使用该方法重构数据的均方根（rootmeansquare,RMS）峰值位置可表征转捩位置,实用性强.

简介：由大粗糙元引起的髙超声速边界层强制转捩在航天技术中有实际应用,因而近年来受到人们的广泛关注.虽然目前导致该转捩过程的内在机理尚不完全清楚,但有一点是明确的,即粗糙元的尾迹流场中存在强对流不稳定性.文章的出发点是研究这种对流不稳定模态是如何触发转捩的.首先通过CFD方法,计算出髙超声速边界层中粗糙元的尾迹流场,并对其进行二维稳定性分析.结果发现,在传统不稳定Tollmien-Schlichting（T-S）模态出现的临界Reynolds数之前,存在髙增长率的无黏不稳定模态,表现为对称的余弦模态和反对称的正弦模态.然后对该不稳定模态在粗糙元尾迹流中的演化进行了模拟,验证了二维稳定性分析的结果,并考察了非平行性效应的影响.最后通过直接数值模拟,研究由这些不稳定模态触发转捩的全过程.结果表明,对流不稳定模态确实是导致边界层转捩的关键机制.该转捩过程的特点是,局部湍斑首先在不稳定模态特征函数的峰值附近出现,然后向全流场扩散.就文章研究的工况而言,余弦和正弦模态的相互作用对转捩的影响并不明显,且后者在转捩过程中起主导作用.

简介：使用高阶间断Galerkin（discontinuousGalerkin,DG）方法求解双曲守恒律方程组时,非物理效应常常导致计算过程的中断,这在很大程度上制约着该方法在计算流体力学中的应用.文章结合局部单元上原始流动变量的Taylor展开,设计了一种新型的限制器,通过对各阶空间导数的重构,有效地消除了非物理振荡的不利影响.对二维Euler方程的计算结果表明,该限制器不仅能够捕捉高质量的激波,而且能够保证残值的有效收敛.