科创中国

行业领域

航空航天技术,高端装备制造产业,航空装备产业,智能制造装备产业

需求背景

战机飞行中，DSI 进气道采用一个固定的鼓包来模拟常规进气道中的一、二级可调斜板，能够实现对气流的压缩，以及简化结构等目的。现有DSI 进气道形状由计算机根据计算流体力学预先计算出来的固定值确定，但针对不同现实状况下的飞行条件， DSI 为固定设计且不可调，无法提供最好的气动外形，进气流场特性保持唯一与发动机不同工况无法匹配，无法适应“流场畸变”，且因进气范围不宽，亚音速和超音速进气不易兼顾。故将DSI 进气道优化为可调式，形成匹配发动机工况的最佳进气流场，提高飞机的气动效率和飞行性能。以适应复杂变化的飞行环境。

需解决的主要技术难题

为解决现有DSI 进气道技术的不足，通过可调节的DSI 进气道，包括鼓包，鼓包包括蒙皮、负泊松比蜂窝和驱动装置，蒙皮与负泊松比蜂窝连接，负泊松比蜂窝与驱动装置连接；蒙皮由形状记忆材料制成，形状记忆材料包括玻璃态和橡胶态，玻璃态和橡胶态之间的相互转变受外界激励驱动；当形状记忆材料处于橡胶态时，驱动装置带动负泊松比蜂窝及蒙皮变形。蒙皮再连接加热装置；加热装置适于对蒙皮加热，加热至玻璃态转化温度后形状记忆材料由玻璃态进入橡胶态。实现在各种飞行条件下，对形状记忆材料变形可控，进而实现DSI 进气道的各种变形过程。

后台加入PID 专家控制系统，可以大量实验数据作为基础，针对飞行条件与状况变化实时做出改变，形成最佳进气流场。无需人为过多的干预，减少飞行员负担。

期望实现的主要技术目标

设置DSI 进气道鼓包的形状达到了现有飞行条件下的最优气动外形时，推杆停止伸长或收缩，蒙皮刚度恢复，从而将DSI 进气 道鼓包的形状固定。蒙皮与负泊松比蜂窝之间通过软质粘接剂连接，负泊松比蜂窝与驱动装置之间通过软质粘接剂连接，能够有效避免脱胶的情况发生。软质粘接剂包括橡胶基粘接剂。可调节DSI 进气道，通过设置软质粘接剂包括橡胶基粘接剂，依照不同的机型，不同的飞行条件，合适的橡胶基粘接剂，满足飞机的复杂飞行条件。根据飞机实时状况进行改变，通过传感器实时感知发动机工况，据工况与发动机所需进气流场特性进行对应，再控制调节装置进行形状改变。

最初设计DSI 进气道时，就需要超音速风洞做大量实验数据，通过吹风洞收集数据，然后整理出经验公式，再去指导设计，然后在来吹风洞验证，必须要这样反复实践才能设计出性能最匹配的DSI 进气道。而在此过程中，我们可通过利用好所有的实验数据来实现可调DSI 进气道智能控制。

专家PID 控制是在常规PID 控制基础上引入专家及操作者的经验即专家系统(Expert System)，其内部具有某个领域中大量专家水平的知识与经验﹐能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来解决该领域的问题。其核心是知识库的建立。模仿人的经验和知识，来确定和修正控制规律，使控制规律更适合于控制对象，控制效果更好。

由于产生式规则库结构简单,易于修改,适合于PLC 实现,故控制器中的知识规则采用产生式规则,其基本形式为IF(条件),THEN(动作)数据库的事实知识选取如下数据e(t)、ec(t)、u(t)、emin、emax、umax。其中:e(t)是偏差,e(t)=SV-PV;ec(t)是偏差变化率,ec(t)=e(t)-e(t-1);u(t)是控制量emin 是最小允许偏差;emax 是最大允许偏差;umax 是最大控制量。利用上述数据,构成有关的知识库，事实知识的构成简单而无相交集,因此任何情况都能找到唯一的匹配条件,触发相应的控制规则。

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