针对亚声速飞行器对高精度飞行参数的测控需求,研发了一套亚声速嵌入式大气数据传感(flush air data sensing,FADS)系统,集成工程样机,并通过风洞试验及飞行试验进行系统考核评估。基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD...针对亚声速飞行器对高精度飞行参数的测控需求,研发了一套亚声速嵌入式大气数据传感(flush air data sensing,FADS)系统,集成工程样机,并通过风洞试验及飞行试验进行系统考核评估。基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法首先建立FADS系统压力数据库,并通过风洞试验考核了模型算法在低亚声速时的误差限;其次,集成融合实时解算算法的FADS工程原理样机;最后通过飞行试验考核了工程样机的工程适用性。结果表明:(1)与机载的其他独立测试系统相比,FADS攻角实时解算精度高,攻角偏差≤1°,关键段攻角偏差≤0.5°;事后重建的攻角数据与飞行试验FADS系统实时解算数据一致,证实FADS实时攻角解算方法可靠;(2)风洞及飞行试验校核数据表明,FADS实时攻角输出数据在飞行试验初始段的波动是由输入压力波动较大导致,特别是在高空低速段,输入压力波动幅值超过算法的误差限,导致实时攻角解算数值波动较大;(3)CFD仿真结果表明,输入压力波动位于算法误差限内对攻角输出精度影响较小,超过算法误差限的压力幅值波动对实时攻角输出精度影响极大。高空低速飞行器FADS系统对压力传感器等硬件精度及工程实现水平要求较高,应尽量保证工程实施精度。展开更多
针对先进高性能飞行器对高精度大气数据的测控需求,研发设计了一套适用于亚声速飞行器的嵌入式大气数据传感(flush air data sensing,FADS)系统。该系统首先基于数值建模技术建立了FADS系统模型的压力数据库,并针对建模数据精度及风洞...针对先进高性能飞行器对高精度大气数据的测控需求,研发设计了一套适用于亚声速飞行器的嵌入式大气数据传感(flush air data sensing,FADS)系统。该系统首先基于数值建模技术建立了FADS系统模型的压力数据库,并针对建模数据精度及风洞试验校准数据分析了Ma=0.2~0.4对应的压力误差限;其次,开发了攻角实时解算算法,并集成到工程原理样机中;最后基于风洞试验和飞行试验对FADS系统的实时解算算法及样机进行了系统评估,并通过事后模型算法对攻角进行重新解算以评估攻角实时解算算法的可靠性。结果表明:(1)与机载惯性导航系统等其他独立测试系统解算的数据相比,飞行试验中FADS系统采用的攻角实时解算方法精度整体较好,攻角误差小于1°,在关键段小于0.5°;基于不同模型建立的FADS系统攻角解算方法得到的攻角数值基本一致,证实了开发的实时解算算法的可靠性。(2)基于风洞试验及飞行试验数据对算法误差限的考核结果显示,飞行试验初始阶段实时解算的攻角值产生波动是压力输入波动误差限较大造成的,高空低速时的压力波动幅值大是实时解算攻角值偏差较大的主要原因;建立的FADS系统的攻角解算方法在算法误差限范围内的压力波动对攻角解算值影响较小,但超过算法误差限的压力波动对攻角解算值影响显著。高空低速飞行器FADS系统对测压传感器精度水平及工程实施水平要求较高,在实际工程应用中应尽量保证测压传感器的精度水平。展开更多
针对一种用于尖锥前体飞行器的嵌入式大气数据传感(Flush Air Data Sensing,FADS)系统的解算模型及精度进行研究。针对尖锥外形特征,首先基于钝头体FADS系统的理论模型确定其测压孔配置;然后对确定的测压孔进行典型状态的风洞试验测试,...针对一种用于尖锥前体飞行器的嵌入式大气数据传感(Flush Air Data Sensing,FADS)系统的解算模型及精度进行研究。针对尖锥外形特征,首先基于钝头体FADS系统的理论模型确定其测压孔配置;然后对确定的测压孔进行典型状态的风洞试验测试,并比对了数值计算数据与风洞试验数据;最后基于人工神经网络建模技术构建了FADS系统的网络解算模型及算法。结果表明:针对尖锥外形测压孔配置特征,基于人工神经网络建模技术的算法解算精度较好,迎角、侧滑角、静压、马赫数的网络输出值与试验值吻合较好,输出的测试误差(绝对值)分别小于0.1°、0.1°、50.0 Pa及0.01;同时也证实了人工神经网络算法在FADS系统中有进一步发展的空间。展开更多
测压孔故障是嵌入式大气数据传感(flush air data sensing,FADS)系统实际工程应用中不可避免的工程问题之一,针对尖楔前体飞行器用FADS系统测压孔故障对算法精度的影响进行研究。基于人工神经网络建模技术建立了某型尖楔前体飞行器FADS...测压孔故障是嵌入式大气数据传感(flush air data sensing,FADS)系统实际工程应用中不可避免的工程问题之一,针对尖楔前体飞行器用FADS系统测压孔故障对算法精度的影响进行研究。基于人工神经网络建模技术建立了某型尖楔前体飞行器FADS系统的模型及解算方法,并分析了驻点压力对算法精度的影响。通过人为设置故障测压孔的方法对不同测压孔故障对FADS系统解算精度的影响进行了评估;最终结合实现精度需求给出了某型FADS系统在保证精度要求下的对各个测压孔的误差限需求。结果表明,驻点压力及位于迎风面的测压孔对尖楔前体类FADS系统解算精度影响显著;通过采用相邻的位于同一迎风面或背风面的测压孔替换故障测压孔能够显著降低故障对算法精度的影响;同时表明合理的冗余配置算法会显著提高FADS系统的鲁棒性,使得FADS系统适用性显著增强。展开更多
文章研究了针对一种用于尖楔外形的嵌入式大气数据传感(flush air data sensing,FADS)系统的解算模型及精度.首先基于飞行包络及CFD数据建立了FADS系统的测压孔选取标准;然后基于径向基函数(radial basis function,RBF)的人工神经网络...文章研究了针对一种用于尖楔外形的嵌入式大气数据传感(flush air data sensing,FADS)系统的解算模型及精度.首先基于飞行包络及CFD数据建立了FADS系统的测压孔选取标准;然后基于径向基函数(radial basis function,RBF)的人工神经网络建模技术构建了FADS系统的网络解算模型;最后给出了模型的测试误差,分析了气动延时效应、位置误差等误差源模型对算法精度的影响,并给出了网络模型的预测精度.结果表明,针对尖楔外形测压孔配置特征,基于RBF的人工神经网络算法解算精度较好,攻角、侧滑角、Mach数及静压的网络输出预测值与真实值吻合较好,输出的测试误差(绝对值)分别小于0.25°,0.5°,0.05及250 Pa.结果同时表明神经网络建模技术在尖楔前体飞行器FADS系统中的有效性.展开更多
为解决一种先进的新型机载传感器——嵌入式大气数据传感器(flush air data sensing,FADS)的故障诊断问题,提出了一种新的方法。基于CFD软件和空气动力学知识获得数据库并建立高精度FADS模型。以系统数学模型为基础,经过严格的公式推导...为解决一种先进的新型机载传感器——嵌入式大气数据传感器(flush air data sensing,FADS)的故障诊断问题,提出了一种新的方法。基于CFD软件和空气动力学知识获得数据库并建立高精度FADS模型。以系统数学模型为基础,经过严格的公式推导得到故障情况下各组信号的分布特点。为了降低虚警率,基于统计学知识设计了告警次数阈值。为了验证新提出方法的有效性,在不同方差的测量噪声情况下分别将所提方法与以往该领域中被广泛采纳的基于奇偶方程和卡方χ2分布的2种传统方法进行了对比与分析。结果表明,与以往FADS系统的故障诊断方法相比,新提出方法具有更高的诊断精度和更强的抗干扰性。展开更多
针对钝头机体用嵌入式大气数据传感(flush air data sensing,FADS)系统的4类攻角求解算法及算法的求解精度进行研究.针对典型的15°钝头体外形,在Mach数Ma=2.04,3.02,5.01,攻角α=-5°~30°,侧滑角β=0°的条件下,首先...针对钝头机体用嵌入式大气数据传感(flush air data sensing,FADS)系统的4类攻角求解算法及算法的求解精度进行研究.针对典型的15°钝头体外形,在Mach数Ma=2.04,3.02,5.01,攻角α=-5°~30°,侧滑角β=0°的条件下,首先基于势流理论及修正的Newton流理论建立了钝头机体用FADS系统的理论模型,并给出了典型的测压孔配置方案;然后采用经典三点式及改进三点式算法、基于线性理论的五孔探针算法、基于非线性理论的五点拟合算法、基于神经网络建模的方法及基于压力模型的加权最小二乘迭代算法,分别建立了FADS-α的4类求解算法;最后对钝头机体用FADS-α的算法求解精度进行了系统对比及论证.研究结果表明,三点式算法、改进三点式算法与加权最小二乘迭代算法精度相当,都可以比较准确地预测攻角;神经网络算法精度较好,但算法涉及的经验参数较多,且需要大批量数据集的训练及验证;拟合算法优劣明显,基于线性理论的五孔探针算法精度在小攻角时与上述几种算法精度相当,但随攻角增大(大于10°)精度下降显著;而基于非线性理论的拟合算法精度较好,但拟合过程复杂繁琐.对钝头机体用FADS-α的算法精度而言,三点式算法、改进三点式算法及加权最小二乘迭代算法是较好的计算方法.展开更多
为了提升一种先进的新型机载传感器——嵌入式大气数据传感器(flush air data sensing,FADS)的测量精度,以正态云模型和多目标规划(multi-objective programming,MOP)为出发点,在原有的“三点法”基础上提出一种新的改进方法。基于CFD...为了提升一种先进的新型机载传感器——嵌入式大气数据传感器(flush air data sensing,FADS)的测量精度,以正态云模型和多目标规划(multi-objective programming,MOP)为出发点,在原有的“三点法”基础上提出一种新的改进方法。基于CFD软件得到的数据库和亚音速及超音速情况下的空气动力学知识建立高精度FADS系统模型,利用正态云模型对测量信号的不确定性和随机性进行量化分析,在对系统冗余信号的融合过程中,基于多目标规划中的松弛变量法和拉格朗日乘子法提出一种新的计算客观权重方法。仿真结果表明,与传统方法相比,新提出的基于云模型和多目标规划的方法可将测量精度提升3.2%,测量数据的离散程度降低68.88%。展开更多
文摘针对亚声速飞行器对高精度飞行参数的测控需求,研发了一套亚声速嵌入式大气数据传感(flush air data sensing,FADS)系统,集成工程样机,并通过风洞试验及飞行试验进行系统考核评估。基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法首先建立FADS系统压力数据库,并通过风洞试验考核了模型算法在低亚声速时的误差限;其次,集成融合实时解算算法的FADS工程原理样机;最后通过飞行试验考核了工程样机的工程适用性。结果表明:(1)与机载的其他独立测试系统相比,FADS攻角实时解算精度高,攻角偏差≤1°,关键段攻角偏差≤0.5°;事后重建的攻角数据与飞行试验FADS系统实时解算数据一致,证实FADS实时攻角解算方法可靠;(2)风洞及飞行试验校核数据表明,FADS实时攻角输出数据在飞行试验初始段的波动是由输入压力波动较大导致,特别是在高空低速段,输入压力波动幅值超过算法的误差限,导致实时攻角解算数值波动较大;(3)CFD仿真结果表明,输入压力波动位于算法误差限内对攻角输出精度影响较小,超过算法误差限的压力幅值波动对实时攻角输出精度影响极大。高空低速飞行器FADS系统对压力传感器等硬件精度及工程实现水平要求较高,应尽量保证工程实施精度。
文摘针对先进高性能飞行器对高精度大气数据的测控需求,研发设计了一套适用于亚声速飞行器的嵌入式大气数据传感(flush air data sensing,FADS)系统。该系统首先基于数值建模技术建立了FADS系统模型的压力数据库,并针对建模数据精度及风洞试验校准数据分析了Ma=0.2~0.4对应的压力误差限;其次,开发了攻角实时解算算法,并集成到工程原理样机中;最后基于风洞试验和飞行试验对FADS系统的实时解算算法及样机进行了系统评估,并通过事后模型算法对攻角进行重新解算以评估攻角实时解算算法的可靠性。结果表明:(1)与机载惯性导航系统等其他独立测试系统解算的数据相比,飞行试验中FADS系统采用的攻角实时解算方法精度整体较好,攻角误差小于1°,在关键段小于0.5°;基于不同模型建立的FADS系统攻角解算方法得到的攻角数值基本一致,证实了开发的实时解算算法的可靠性。(2)基于风洞试验及飞行试验数据对算法误差限的考核结果显示,飞行试验初始阶段实时解算的攻角值产生波动是压力输入波动误差限较大造成的,高空低速时的压力波动幅值大是实时解算攻角值偏差较大的主要原因;建立的FADS系统的攻角解算方法在算法误差限范围内的压力波动对攻角解算值影响较小,但超过算法误差限的压力波动对攻角解算值影响显著。高空低速飞行器FADS系统对测压传感器精度水平及工程实施水平要求较高,在实际工程应用中应尽量保证测压传感器的精度水平。
文摘针对一种用于尖锥前体飞行器的嵌入式大气数据传感(Flush Air Data Sensing,FADS)系统的解算模型及精度进行研究。针对尖锥外形特征,首先基于钝头体FADS系统的理论模型确定其测压孔配置;然后对确定的测压孔进行典型状态的风洞试验测试,并比对了数值计算数据与风洞试验数据;最后基于人工神经网络建模技术构建了FADS系统的网络解算模型及算法。结果表明:针对尖锥外形测压孔配置特征,基于人工神经网络建模技术的算法解算精度较好,迎角、侧滑角、静压、马赫数的网络输出值与试验值吻合较好,输出的测试误差(绝对值)分别小于0.1°、0.1°、50.0 Pa及0.01;同时也证实了人工神经网络算法在FADS系统中有进一步发展的空间。
文摘测压孔故障是嵌入式大气数据传感(flush air data sensing,FADS)系统实际工程应用中不可避免的工程问题之一,针对尖楔前体飞行器用FADS系统测压孔故障对算法精度的影响进行研究。基于人工神经网络建模技术建立了某型尖楔前体飞行器FADS系统的模型及解算方法,并分析了驻点压力对算法精度的影响。通过人为设置故障测压孔的方法对不同测压孔故障对FADS系统解算精度的影响进行了评估;最终结合实现精度需求给出了某型FADS系统在保证精度要求下的对各个测压孔的误差限需求。结果表明,驻点压力及位于迎风面的测压孔对尖楔前体类FADS系统解算精度影响显著;通过采用相邻的位于同一迎风面或背风面的测压孔替换故障测压孔能够显著降低故障对算法精度的影响;同时表明合理的冗余配置算法会显著提高FADS系统的鲁棒性,使得FADS系统适用性显著增强。
文摘文章研究了针对一种用于尖楔外形的嵌入式大气数据传感(flush air data sensing,FADS)系统的解算模型及精度.首先基于飞行包络及CFD数据建立了FADS系统的测压孔选取标准;然后基于径向基函数(radial basis function,RBF)的人工神经网络建模技术构建了FADS系统的网络解算模型;最后给出了模型的测试误差,分析了气动延时效应、位置误差等误差源模型对算法精度的影响,并给出了网络模型的预测精度.结果表明,针对尖楔外形测压孔配置特征,基于RBF的人工神经网络算法解算精度较好,攻角、侧滑角、Mach数及静压的网络输出预测值与真实值吻合较好,输出的测试误差(绝对值)分别小于0.25°,0.5°,0.05及250 Pa.结果同时表明神经网络建模技术在尖楔前体飞行器FADS系统中的有效性.
文摘为解决一种先进的新型机载传感器——嵌入式大气数据传感器(flush air data sensing,FADS)的故障诊断问题,提出了一种新的方法。基于CFD软件和空气动力学知识获得数据库并建立高精度FADS模型。以系统数学模型为基础,经过严格的公式推导得到故障情况下各组信号的分布特点。为了降低虚警率,基于统计学知识设计了告警次数阈值。为了验证新提出方法的有效性,在不同方差的测量噪声情况下分别将所提方法与以往该领域中被广泛采纳的基于奇偶方程和卡方χ2分布的2种传统方法进行了对比与分析。结果表明,与以往FADS系统的故障诊断方法相比,新提出方法具有更高的诊断精度和更强的抗干扰性。
文摘针对钝头机体用嵌入式大气数据传感(flush air data sensing,FADS)系统的4类攻角求解算法及算法的求解精度进行研究.针对典型的15°钝头体外形,在Mach数Ma=2.04,3.02,5.01,攻角α=-5°~30°,侧滑角β=0°的条件下,首先基于势流理论及修正的Newton流理论建立了钝头机体用FADS系统的理论模型,并给出了典型的测压孔配置方案;然后采用经典三点式及改进三点式算法、基于线性理论的五孔探针算法、基于非线性理论的五点拟合算法、基于神经网络建模的方法及基于压力模型的加权最小二乘迭代算法,分别建立了FADS-α的4类求解算法;最后对钝头机体用FADS-α的算法求解精度进行了系统对比及论证.研究结果表明,三点式算法、改进三点式算法与加权最小二乘迭代算法精度相当,都可以比较准确地预测攻角;神经网络算法精度较好,但算法涉及的经验参数较多,且需要大批量数据集的训练及验证;拟合算法优劣明显,基于线性理论的五孔探针算法精度在小攻角时与上述几种算法精度相当,但随攻角增大(大于10°)精度下降显著;而基于非线性理论的拟合算法精度较好,但拟合过程复杂繁琐.对钝头机体用FADS-α的算法精度而言,三点式算法、改进三点式算法及加权最小二乘迭代算法是较好的计算方法.
文摘为了提升一种先进的新型机载传感器——嵌入式大气数据传感器(flush air data sensing,FADS)的测量精度,以正态云模型和多目标规划(multi-objective programming,MOP)为出发点,在原有的“三点法”基础上提出一种新的改进方法。基于CFD软件得到的数据库和亚音速及超音速情况下的空气动力学知识建立高精度FADS系统模型,利用正态云模型对测量信号的不确定性和随机性进行量化分析,在对系统冗余信号的融合过程中,基于多目标规划中的松弛变量法和拉格朗日乘子法提出一种新的计算客观权重方法。仿真结果表明,与传统方法相比,新提出的基于云模型和多目标规划的方法可将测量精度提升3.2%,测量数据的离散程度降低68.88%。
