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飞行器驾驶机器人——一种面向有人飞行器的新型无人驾驶系统 Article

金子博, 李道春, 向锦武

《工程（英文）》 2023年第27卷第8期页码 242-253 doi: 10.1016/j.eng.2022.10.018

摘要：

飞行器驾驶机器人是一种新型的无人驾驶概念，是指通过机器人系统操纵驾驶有人飞机，从而形成一种新型的无人飞行系统，充分发挥有人飞机的平台成熟度、负载能力和适航性等优点，同时显著扩展了无人飞行器的应用领域本文详细讨论了飞行器驾驶机器人这一概念及其优点，并提出了一种面向有人直升机的直升机驾驶机器人。根据直升机操纵机构的操控特点设计了驾驶机器人伺服机构。对驾驶机器人系统进行了运动学分析，并在此基础上建立了驾驶机器人飞行控制器的直接驱动方法，减少了机器人伺服过程的操纵延迟和控制误差。建立了驾驶机器人的配套地面站系统，实现了不同飞行模式下驾驶机器人系统的功能集成。最后，设计研制了一套直升机驾驶机器人样机，并将其安装在有人直升机上进行了飞行测试。测试结果表明，驾驶机器人能够独立驾驶直升机实现前飞、后飞、侧飞和转弯飞行，验证了直升机驾驶机器人的有效性。

关键词：直升机飞行器驾驶机器人飞行控制无人系统

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在推力和阻力作用下飞行器横向振动分析

宋健

《中国工程科学》 2000年第2卷第10期页码 63-72

摘要：

文章重点讨论了推力和空气阻力对火箭横向振动频率和振型的影响，分析了在推力和阻力作用下频率降低的原因，给出了推力对振型频率影响的估计式。发动机喷管与火箭固联时的横向运动方程式及其相应的边界条件是分析工作的基础。文中得到的主要结论适用于主动加速段、被动减速段和推力与阻力平衡时的巡航段。在小推力和小轴向过载的情况下，各种不同的计算方法所得的结果相差不大。在大推力和高过载情况下，不同的近似解与精确解的差别可能是很大的。

关键词：飞行器火箭横向振动推力与阻力振型与频率

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机械与运载工程领域颠覆性技术战略研究

杨艳明,赵云,邵珠峰,李道春,高增桂,张子龙,沈悦,王林军

《中国工程科学》 2018年第20卷第6期页码 27-33 doi: 10.15302/J-SSCAE-2018.06.005

摘要：

通过文献研究和专家访谈等方法，提出机械与运载工程领域已有或潜在的颠覆性技术：仿生智能技术、无轴轮缘推进技术、智能无人飞行器技术、超回路列车技术和微机电系统，对这五项技术的创新性和颠覆性优势进行了分析，最后提出机械与运载领域颠覆性技术的发展建议。

关键词：机械与运载工程颠覆性技术仿生智能技术无轴轮缘推进技术智能无人飞行器技术超回路列车技术微机电系统

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光纤传感技术在飞行器结构变形监测中的应用 Review

祝连庆, 孙广开, 包为民, 尤政, 孟凡勇, 董明利

《工程（英文）》 2022年第16卷第9期页码 39-55 doi: 10.1016/j.eng.2021.02.022

摘要：

基于光纤传感网络的飞行器结构变形监测一直是航空航天领域的研究热点。经过近30年来的研究发展，国内外研究人员在相关理论和方法、技术与系统和试验测试方面已经取得了较大进展，推动了光纤传感技术从实验室研究向工程应用的演进。但是，目前在实际应用中仍然存在若干问题，限制了该技术的应用发展，亟待探讨解决方法。为此，梳理了飞行器结构变形监测的研究发展历程，分析了光纤传感监测的主要技术类型、技术优缺点、机载适用性、变形重构算法和典型应用案例，指出了当前需要研究解决的关键问题和工程应用的主要演进范式，并结合新材料、标准化和智能化等内容探讨了未来发展方向。

关键词：光纤传感技术变形监测结构健康监测飞行器航空航天

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V/STOL飞机建模与仿真分析

范勇,朱纪洪,孟宪宇,刘凯,杨喜立

《中国工程科学》 2011年第13卷第3期页码 107-112

摘要：

以原理验证机为背景，建立了无尾布局垂直/短距起降飞行器的数学模型，并通过智能自适应方法对其进行了闭环飞行控制，控制量通过控制分配合理的协调各操纵面结果显示，该平台具备垂直/短距起降能力和较好的飞行性能。

关键词：无尾布局飞行器垂直/短距起降飞行器（V/STOL）动力学建模飞行控制

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状态受限吸气式高超声速飞行器自适应跟踪控制 Article

Gong-jun LI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第5期页码 599-614 doi: 10.1631/FITEE.1500464

摘要：本文研究了纵向通道吸气式高超声速飞行器的状态受限自适应跟踪控制问题，其中，速度、高度和攻角均要求跟踪给定的参考曲线。基于重新定义的输出（即：速度、高度和俯仰角），给出了一种基于修正的退步控制器设计方法，其中，障碍李雅普诺夫函数用来求解控制增益未知情况下的状态受限控制问题。

关键词：高超声速飞行器；约束；输出重定义；障碍李雅普诺夫函数

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相变蓄热材料在高超声速飞行器热控系统中的应用

王佩广,刘永绩,王浚

《中国工程科学》 2008年第10卷第7期页码 188-192

摘要：

就高超声速飞行器防热与热控问题，从“相变蓄热材料充当辅助冷源”思路出发，结合不同飞行器的飞行特点，提出了５种热控系统方案，即空气循环热控方案、蒸发循环热控方案、液体冷却回路方案、开式蒸发冷却热控方案、直接式相变蓄热冷却方案；指出了选择合适相变蓄热材料及相变蓄热封装设计是其中的关键技术，并结合航空航天领域相关技术进行了探讨与分析

关键词：相变蓄热材料热控高超声速飞行器

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高超声速飞行器综合热管理系统方案探讨

王佩广,刘永绩,王浚

《中国工程科学》 2007年第9卷第2期页码 38-48

摘要：

高超声速飞行器是当今世界航空航天领域研究的热点，由于其在飞行中遭受的热环境极其严酷，因而可靠的综合热管理系统是安全飞行的保证。针对不同飞行任务的高超声速飞行器，分别提出了综合热管理系统方案；对飞行时间短，飞行速度和高度变化快的飞行器，提出了以液氢燃料为主要热沉、相变蓄热材料为辅助热沉的热管理方案；对飞行时间长，飞行马赫数高的飞行器，提出了以吸热型碳氢燃料为热沉的热管理方案；分别探讨了两套方案涉及的关键技术，指出了未来研究工作的方向。

关键词：高超声速飞行器热管理

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航空航天技术与力学

陈士橹

《中国工程科学》 2003年第5卷第3期页码 25-26

摘要：

文章论述了航空航天技术发展与力学学科发展的依存关系，讨论了力学学科间的交叉及交叉学科的产生，重点介绍了飞行力学与空气动力学、结构力学、一般力学、自动控制等学科间的关系，进而讨论了飞行力学的分支——弹性飞行器动力学。

关键词：空气动力学结构力学一般力学自动控制飞行力学弹性飞行器动力学

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智能无人潜水器技术发展研究

吴有生,赵羿羽,郎舒妍,王传荣

《中国工程科学》 2020年第22卷第6期页码 26-31 doi: 10.15302/J-SSCAE-2020.06.004

摘要：

无人潜水器是开展深海探测与作业的重要工具，成为世界海洋装备的重点发展方向。本文着眼我国智能无人潜水器（ AUV） 2035 年技术体系布局，梳理世界 AUV 在发展规划、技术研发与应用等方面的进展，凝练 AUV 技术发展趋势和2035 年发展远景；进一步总结我国 AUV 在发展现状研究分析了包括感知、通信导航、能源、自主航行、协同作业在内的领域未来关键技术攻关方向，以材料、可靠性为重点的基础研究方向，论证了AUV 谱系化、国产化研制重大科技专项初步方案。

关键词：深海探测智能无人潜水器发展趋势关键技术基础研究

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带状态饱和的四旋翼安全轨迹规划 None

Shu-peng LAI, Meng-lu LAN, Ya-xuan LI, Ben M. CHEN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第1期页码 107-119 doi: 10.1631/FITEE.1800719

摘要：在机载导航计算机有限计算能力下，实时生成安全并符合飞行器动力学特征与状态约束的轨迹，一直以来都是一项挑战。提出一种新型基于安全飞行走廊的轨迹规划方法。该方法可在10 μs内，渐进规划出安全的飞行轨迹。

关键词：四旋翼飞行器；无人机；运动规划

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基于随机鲁棒性分析的吸气式高超声速飞行器线性二次调节器设计 Article

Lin CAO, Shuo TANG, Dong ZHANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第7期页码 882-897 doi: 10.1631/FITEE.1601363

摘要：吸气式高超声速飞行器（air-breathing hypersonic vehicle, AHV）的飞行动力学模型具有高度非线性与多变量耦合等特性，且受到内部不确定性与外部干扰的综合影响，因此需要具有强鲁棒性与高精度的控制器本文介绍了一种改进的基于随机鲁棒性分析的线性二次调节器（linear-quadratic regulator, LQR）设计方法，用于AHV的纵向飞行控制器设计。首先，应用输入输出反馈线性化技术设计LQR控制器。其次，基于系统参数的不确定性，将系统鲁棒性表征为满足稳定性与设计指标要求的概率，并构建系统鲁棒性与LQR参数之间的映射关系。

关键词：吸气式高超声速飞行器；随机鲁棒性分析；二次线性调节器；粒子群优化；改进混合粒子群算法

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模型不确定性和执行器故障下的四旋翼飞行器主动容错控制方法 None

Yu-jiang ZHONG, Zhi-xiang LIU, You-min ZHANG, Wei ZHANG, Jun-yi ZUO

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第1期页码 95-106 doi: 10.1631/FITEE.1800570

摘要：针对四旋翼飞行器的执行器故障，提出一种可靠的主动容错控制方法。该方法以模型参考自适应控制理论为框架，保证四旋翼飞行器系统的全局渐进稳定性。此外，为避免因执行器饱和及响应速率限制造成的不必要的系统性能下降，在控制器设计过程中，同时考虑执行器动态特性。基于自适应两级卡尔曼滤波器设计的故障检测与诊断模块，可以准确估计执行器控制效率损失故障。利用获取的故障信息，重新构造控制器的控制律，弥补执行器故障的不利影响。仿真结果表明，在执行器有、无故障两种情况下，提出的主动容错控制方法都能使四旋翼飞行器准确跟踪期望的参考信号。

关键词：模型参考自适应控制；神经网络；四旋翼飞行器；容错控制；故障检测与诊断

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探测高超声速滑翔飞行器的区间二型模糊逻辑雷达任务优先级分配方法 Research Articles

孟繁卿1,田康生2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第3期页码 488-501 doi: 10.1631/FITEE.2000560

摘要：针对相控阵雷达探测临近空间高超声速滑翔飞行器时的资源管理问题，设计了一种基于区间二型模糊逻辑系统的雷达任务优先级分配方法。详细阐述了雷达任务数学模型、高超声速滑翔目标的运动模型和探测模型。将高超声速滑翔飞行器的目标威胁划分为机动威胁、速度威胁、方位威胁和距离威胁。此方法中，机动因子、速度、方位、距离和初始优先级为输入变量，雷达任务优先级为输出变量。

关键词：高超声速滑翔飞行器；相控阵雷达；区间二型模糊逻辑系统；优先级分配