宋磊(讲师)赞的个人主页 http://shi.buaa.edu.cn/songlei/zh_CN/index.htm
讲师 研究生导师：
其他任职：北京航空航天博物馆馆长助理
性别：男
出生日期：1985年10月26日
毕业院校：北京航空航天大学
学位：博士学位
所在单位：航空科学与工程学院
学科：航空宇航科学与技术
办公地点：学院路校区新主楼D510
联系方式：**
电子邮箱：
个人简介：
自幼热爱航空，持有欧洲航空安全局私用飞行员（EASA-PPL）执照。
本科、硕士、博士均毕业于北京航空航天大学航空科学与工程学院，2017年11月博士后出站留校。长期从事飞机气动/隐身/操稳多学科设计优化、缩比飞行试验、飞行模拟器与飞行仿真等方面研究，作为主要研究人员承担“十二五”、“十三五”相关预研项目，作为项目负责人主持国家自然科学基金青年基金项目以及相关院所多项横向课题研究任务。在飞行器设计、气动分析软件开发与工程应用、飞行器隐身技术、机械设计等理论研究和工程应用方面均具有较丰富经验。于相关领域发表论文16篇，其中以第一/通讯作者发表SCI论文9篇，已申请国家发明专利11项，其中已授权3项。
教学方面承担本科生航空航天概论、飞机总体设计课程教学任务。2019年起担任北航航模队指导教师，指导航模队在2019年美国SAE航空设计大赛（西部赛区）高级组比赛中，以设计报告第三、答辩展示第一、飞行任务第一、总分第一的成绩获取该项比赛冠军，同时创造该项赛事2019年全部赛区最好成绩。
常年热心参与科普工作，在《人民日报》、《航空知识》、《航空模型》、《航空世界》等杂志发表科普文章多篇。代表航空学院为北京第35中学完成新校舍航空实验室设计规划和课程开发，完成北京市科协后备人才项目、北京青少年翱翔计划等学生科技活动指导工作，多次获得优秀指导教师荣誉称号。
本科就读期间曾获北航“冯如杯”科技竞赛一等奖、全国航空航天模型锦标赛（科研类）油动限时载运空投项目团体个人冠军/科技创新一等奖。
外语语种： 日语，英语
教育经历：
[1] 2010.9--2015.6 北京航空航天大学 飞行器设计 博士
[2] 2008.9--2010.6 北京航空航天大学 飞行器设计 硕士
[3] 2004.9--2008.6 北京航空航天大学 飞行器设计与工程 学士
工作经历
[1] 2019.6--2019.12克兰菲尔德大学 航空宇航运输与制造学院（SATM） 访问学者
[2] 2017.11--至今北京航空航天大学 航空科学与工程学院 讲师
[3] 2015.7--2017.10北京航空航天大学 航空科学与工程学院 博士后
研究方向：
[1] 飞行器气动设计
[2] 飞行器多学科设计优化
[3] 飞行器隐身技术
[4] 缩比飞行试验
[5] 飞行模拟与仿真
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讲师 研究生导师：
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性别：男
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毕业院校：北京航空航天大学
学位：博士学位
所在单位：航空科学与工程学院
学科：航空宇航科学与技术
办公地点：学院路校区新主楼D510
联系方式：**
电子邮箱：
科研情况 当前位置: 中文主页 >> 科研情况
飞行器气动设计
1. 气动分析软件开发
VLM513软件是基于涡格法进行飞机气动和操稳分析的一套软件，基于Matlab完成开发，全部代码开源发布于此。主要开发工作在本人博士期间完成，目前保持不定期更新。本软件在开发的初期借鉴了Tomas Melin的Tornado，但经过多年的不断开发完善，目前代码90%以上与原始的Tornado不同。相对于Tornado改进主要包括：
① 提升了计算速度。通过改进数据结构提高了求解多个状态时的计算速度；
② 输入接口更加方便使用。可以通过文本文件定义和CATIA导入两种方式输入计算目标；
③ 数值稳定性提升。更改了计算某些靠近涡线点处下洗时的处理逻辑，使软件数值稳定性更高，另外对计算舵面偏转时的气动力方法也进行了修改，使得气动力从舵面中立到某一偏角过程中保持连续变化；
④ 提升了一些情况下的计算精度。将涡格布置在中弧面而不是弦平面，使得处理使用大弯度翼型时计算精度提升。求解时加入了涡格侧缘涡的分析，使得当飞机存在侧滑时气动力计算精度显著提高；
⑤ 增加了操稳分析功能。可以计算稳定性导数和操纵导数，并联合输入文件内的惯量信息进行纵向/横航向模态特性分析；
本软件可用于空气动力学课程学习以及飞行器方案设计和优化，软件主要界面为英文，为方便使用学习，代码中关键部分都有中文注释。任何算法都有其适用范围和局限性，使用者需要根据自己的知识对软件的计算结果正确性进行分析。开发者不对软件使用造成的任何影响承担责任。软件下载见“开源软件”。
学习提示：
涡格法是基于线化位势流方程求解的一种气动算法，因为位势流中不包含粘性，因此无法进行粘性造成所有影响的分析，比如摩擦阻力、流动的分离现象等等。由于诱导阻力是由下洗影响下的升力方向偏折产生，因此可以通过涡格法进行求解。VLM中零升阻力的求解来自于Raymer著作《Aircraft Design: A Conceptual Approach》中介绍的当量蒙皮法，是一种工程近似方法。
求解精度验证算例（参照NASA TM 4640数据进行验证）
相关论文发表情况
[1]宋磊, 杨华, 解静峰, 等. 基于改进涡格法的飞翼布局飞机稳定性导数计算[J]. 南京航空航天大学学报, 2014, 46(3): 457-462.
2. 飞机翼型的参数化表达方法
在飞机的设计过程中，气动优化是一项贯穿概念设计以及详细设计的任务，而翼型的参数化设计则是完成气动优化的基础，其一方面决定了设计优化搜索范围对真实设计空间的覆盖程度，另一方面还对优化问题在数学层面的非线性、连续性具有重要影响。用更少的参数尽可能更加准确地对翼型曲线进行数学表达是翼型参数化方法的一项重要目标。
课题组该项研究中提出了一种基于几何特征的翼型参数化方法（Improved Geometric Parameter Airfoil Parameterization Method，后文缩写为IGP），该方法通过对翼型弯度分布和厚度分布进行分别描述，仅通过8个变量实现了对翼型的参数化描述（与其他几种参数化方法对比见Table 2.1）。该种方法中使用的各项变量十分容易与空气动力学研究中的一般翼型描述方法建立联系，因此在使用过程中更容易由气动设计经验对翼型优化过程进行指导和分析。另外，由于本方法将翼型的弯度和厚度进行了解耦的描述，便于其在基于位势流理论（比如涡格法）进行气动求解优化的过程中进行使用。在此情况下，气动优化可仅针对弯度曲线进行，因为根据薄翼理论机翼小迎角下的升力特性主要由弯度决定。为了验证这一方法的正确性，课题组使用Profili数据库中的翼型进行了拟合，拟合精度相当不错，具体可参考本段后面链接的公开发表论文。
Table 2.1Comparison of each method's number of parameters.
相关论文发表情况
[1]Xiaoqiang L, Jun H, Lei S, et al. An improved geometric parameter airfoil parameterization method[J]. Aerospace Science and Technology, 2018, 78: 241-247.
多学科设计优化
飞翼布局飞机横航向自稳定设计
飞翼布局飞机由于没有垂直安定面，造成其航向安定性明显小于常规布局飞机。目前工程上针对此问题的一般解决方法包括两类：1.基于自动控制系统的侧滑角反馈手段，比如B-2、X-47B；2.通过给飞机增加翼尖安定面，比如X-48B。本课题组在飞翼布局飞机设计研究中，提出了与前两种方法不同的第三种手段，即横航向自稳定设计。横航向自稳定设计以飞机横航向主要模态收敛特性为目标，对飞机展向截面上反角分布进行逆向设计，通过调节横航向稳定性导数数值，实现飞机在设计速度范围内不依赖于主动控制的横航向动稳定性。与此同时由于上反角调节不会影响飞机无侧滑时纵向气动力系数，因此横航向自稳定设计不会对飞机升阻性能产生明显影响。
目前该技术已在通过不同大小飞行平台的试验验证。在此过程中也发现了一些新的飞翼飞机气动、操稳问题，目前相关研究仍在持续推进中。
相关论文发表情况
[1]Song L, Yang H, Zhang Y, et al. Dihedral influence on lateral–directional dynamic stability on large aspect ratio tailless flying wing aircraft[J]. Chinese Journal of Aeronautics, 2014, 27(5): 1149-1155.
[2]宋磊,杨华,颜旭峰,黄俊.飞翼无增稳条件下横航向动稳定设计方法[J].系统工程与电子技术,2015,37(11):2561-2565.
[3]Song L, Yang H, Xie J, et al. Method for improving the natural lateral-directional stability of flying wings[J]. Journal of Aerospace Engineering, 2016, 29(5): **.
飞行器隐身技术
相关论文发表情况
[1]Liu D, Huang J, Song L, et al. Influence of aircraft surface distribution on electromagnetic scattering characteristics[J]. Chinese Journal of Aeronautics, 2017, 30(2): 759-765.
缩比飞行试验
1. 空速管与迎角侧滑角传感器
[1]Fu J, Huang J, Wang L B, et al. Oscillation mode flight data analysis based on FFT[J]. Aircraft Engineering and Aerospace Technology, 2018, 91(1): 157-162.
[1]Hua Y, Lei S, Cheng L, et al. Study on powered-parafoil longitudinal flight performance with a fast estimation model[J]. Journal of Aircraft, 2013, 50(5): 1660-1668.
[2]杨华, 宋磊, 王文剑, 等. 动力翼伞纵向四自由度动力学仿真[J]. 北京航空航天大学学报, 2014 (11): 1615-1622.
[3]杨华, 宋磊, 黄俊. 冲压翼伞滑翔性能研究[J]. 飞行力学, 2014 (6): 510-513.
[4]Hua Y, Lei S, Weifang C. Research on parafoil stability using a rapid estimate model[J]. Chinese Journal of Aeronautics, 2017, 30(5): 1670-1680.
[1]Song L, Yang H, Yan X, et al. A study of instability in a miniature flying-wing aircraft in high-speed taxi[J]. Chinese Journal of Aeronautics, 2015, 28(3): 749-756.
相关发明专利
2. 有关飞机在无偏航静稳定性下实现荷兰滚模态收敛的飞行试验研究
通常认为偏航静稳定性是实现飞机荷兰滚模态收敛的必要条件。本研究一个设计了一组有意思的试验，用于验证没有航向静稳定性的情况下飞机也可以实现横航向荷兰滚模态的动稳定性。首先通过纯数学方法证明了没有偏航静稳定性依然可以实现荷兰滚模态收敛的可能性。其后选择了一个滑翔机航模作为研究对象，通过减小垂尾面积并在重心前添加垂直安定面的方法使飞机保持侧力稳定性Cy.beta不变的同时，将偏航静稳定性调整至零。在数值计算证明飞机可实现荷兰滚模态收敛的基础上，进行了实机飞行测试。试飞结果证明了理论分析的正确性，但同时也发现了改动后飞机操稳特性的一些新的变化。该结果表明，一方面在进行荷兰滚模态分析时仅强调偏航静稳定性的方法是不完善的，另一方面也证明偏航静稳定性对荷兰滚模态之外的其他操稳特性影响有待进一步研究。
相关论文发表情况
[1]Fu J, Huang J, Song L, Yang D. Experimental Study of Aircraft Achieving Dutch Roll Mode Stability without Weathercock Stability. International Journal of Aerospace Engineering. 2020;2020.
飞行模拟与仿真
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毕业院校：北京航空航天大学
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学科：航空宇航科学与技术
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飞行器气动设计 当前位置: 中文主页 >> 科研情况 >> 飞行器气动设计
1. 气动分析软件开发
VLM513软件是基于涡格法进行飞机气动和操稳分析的一套软件，基于Matlab完成开发，全部代码开源发布于此。主要开发工作在本人博士期间完成，目前保持不定期更新。本软件在开发的初期借鉴了Tomas Melin的Tornado，但经过多年的不断开发完善，目前代码90%以上与原始的Tornado不同。相对于Tornado改进主要包括：
① 提升了计算速度。通过改进数据结构提高了求解多个状态时的计算速度；
② 输入接口更加方便使用。可以通过文本文件定义和CATIA导入两种方式输入计算目标；
③ 数值稳定性提升。更改了计算某些靠近涡线点处下洗时的处理逻辑，使软件数值稳定性更高，另外对计算舵面偏转时的气动力方法也进行了修改，使得气动力从舵面中立到某一偏角过程中保持连续变化；
④ 提升了一些情况下的计算精度。将涡格布置在中弧面而不是弦平面，使得处理使用大弯度翼型时计算精度提升。求解时加入了涡格侧缘涡的分析，使得当飞机存在侧滑时气动力计算精度显著提高；
⑤ 增加了操稳分析功能。可以计算稳定性导数和操纵导数，并联合输入文件内的惯量信息进行纵向/横航向模态特性分析；
本软件可用于空气动力学课程学习以及飞行器方案设计和优化，软件主要界面为英文，为方便使用学习，代码中关键部分都有中文注释。任何算法都有其适用范围和局限性，使用者需要根据自己的知识对软件的计算结果正确性进行分析。开发者不对软件使用造成的任何影响承担责任。软件下载见“开源软件”。
学习提示：
涡格法是基于线化位势流方程求解的一种气动算法，因为位势流中不包含粘性，因此无法进行粘性造成所有影响的分析，比如摩擦阻力、流动的分离现象等等。由于诱导阻力是由下洗影响下的升力方向偏折产生，因此可以通过涡格法进行求解。VLM中零升阻力的求解来自于Raymer著作《Aircraft Design: A Conceptual Approach》中介绍的当量蒙皮法，是一种工程近似方法。
求解精度验证算例（参照NASA TM 4640数据进行验证）
相关论文发表情况
[1]宋磊, 杨华, 解静峰, 等. 基于改进涡格法的飞翼布局飞机稳定性导数计算[J]. 南京航空航天大学学报, 2014, 46(3): 457-462.
2. 飞机翼型的参数化表达方法
在飞机的设计过程中，气动优化是一项贯穿概念设计以及详细设计的任务，而翼型的参数化设计则是完成气动优化的基础，其一方面决定了设计优化搜索范围对真实设计空间的覆盖程度，另一方面还对优化问题在数学层面的非线性、连续性具有重要影响。用更少的参数尽可能更加准确地对翼型曲线进行数学表达是翼型参数化方法的一项重要目标。
课题组该项研究中提出了一种基于几何特征的翼型参数化方法（Improved Geometric Parameter Airfoil Parameterization Method，后文缩写为IGP），该方法通过对翼型弯度分布和厚度分布进行分别描述，仅通过8个变量实现了对翼型的参数化描述（与其他几种参数化方法对比见Table 2.1）。该种方法中使用的各项变量十分容易与空气动力学研究中的一般翼型描述方法建立联系，因此在使用过程中更容易由气动设计经验对翼型优化过程进行指导和分析。另外，由于本方法将翼型的弯度和厚度进行了解耦的描述，便于其在基于位势流理论（比如涡格法）进行气动求解优化的过程中进行使用。在此情况下，气动优化可仅针对弯度曲线进行，因为根据薄翼理论机翼小迎角下的升力特性主要由弯度决定。为了验证这一方法的正确性，课题组使用Profili数据库中的翼型进行了拟合，拟合精度相当不错，具体可参考本段后面链接的公开发表论文。
Table 2.1Comparison of each method's number of parameters.
相关论文发表情况
[1]Xiaoqiang L, Jun H, Lei S, et al. An improved geometric parameter airfoil parameterization method[J]. Aerospace Science and Technology, 2018, 78: 241-247.
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飞翼布局飞机横航向自稳定设计
飞翼布局飞机由于没有垂直安定面，造成其航向安定性明显小于常规布局飞机。目前工程上针对此问题的一般解决方法包括两类：1.基于自动控制系统的侧滑角反馈手段，比如B-2、X-47B；2.通过给飞机增加翼尖安定面，比如X-48B。本课题组在飞翼布局飞机设计研究中，提出了与前两种方法不同的第三种手段，即横航向自稳定设计。横航向自稳定设计以飞机横航向主要模态收敛特性为目标，对飞机展向截面上反角分布进行逆向设计，通过调节横航向稳定性导数数值，实现飞机在设计速度范围内不依赖于主动控制的横航向动稳定性。与此同时由于上反角调节不会影响飞机无侧滑时纵向气动力系数，因此横航向自稳定设计不会对飞机升阻性能产生明显影响。
目前该技术已在通过不同大小飞行平台的试验验证。在此过程中也发现了一些新的飞翼飞机气动、操稳问题，目前相关研究仍在持续推进中。
相关论文发表情况
[1]Song L, Yang H, Zhang Y, et al. Dihedral influence on lateral–directional dynamic stability on large aspect ratio tailless flying wing aircraft[J]. Chinese Journal of Aeronautics, 2014, 27(5): 1149-1155.
[2]宋磊,杨华,颜旭峰,黄俊.飞翼无增稳条件下横航向动稳定设计方法[J].系统工程与电子技术,2015,37(11):2561-2565.
[3]Song L, Yang H, Xie J, et al. Method for improving the natural lateral-directional stability of flying wings[J]. Journal of Aerospace Engineering, 2016, 29(5): **.
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相关论文发表情况
[1]Liu D, Huang J, Song L, et al. Influence of aircraft surface distribution on electromagnetic scattering characteristics[J]. Chinese Journal of Aeronautics, 2017, 30(2): 759-765.
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1. 空速管与迎角侧滑角传感器
[1]Fu J, Huang J, Wang L B, et al. Oscillation mode flight data analysis based on FFT[J]. Aircraft Engineering and Aerospace Technology, 2018, 91(1): 157-162.
[1]Hua Y, Lei S, Cheng L, et al. Study on powered-parafoil longitudinal flight performance with a fast estimation model[J]. Journal of Aircraft, 2013, 50(5): 1660-1668.
[2]杨华, 宋磊, 王文剑, 等. 动力翼伞纵向四自由度动力学仿真[J]. 北京航空航天大学学报, 2014 (11): 1615-1622.
[3]杨华, 宋磊, 黄俊. 冲压翼伞滑翔性能研究[J]. 飞行力学, 2014 (6): 510-513.
[4]Hua Y, Lei S, Weifang C. Research on parafoil stability using a rapid estimate model[J]. Chinese Journal of Aeronautics, 2017, 30(5): 1670-1680.
[1]Song L, Yang H, Yan X, et al. A study of instability in a miniature flying-wing aircraft in high-speed taxi[J]. Chinese Journal of Aeronautics, 2015, 28(3): 749-756.
相关发明专利
2. 有关飞机在无偏航静稳定性下实现荷兰滚模态收敛的飞行试验研究
通常认为偏航静稳定性是实现飞机荷兰滚模态收敛的必要条件。本研究一个设计了一组有意思的试验，用于验证没有航向静稳定性的情况下飞机也可以实现横航向荷兰滚模态的动稳定性。首先通过纯数学方法证明了没有偏航静稳定性依然可以实现荷兰滚模态收敛的可能性。其后选择了一个滑翔机航模作为研究对象，通过减小垂尾面积并在重心前添加垂直安定面的方法使飞机保持侧力稳定性Cy.beta不变的同时，将偏航静稳定性调整至零。在数值计算证明飞机可实现荷兰滚模态收敛的基础上，进行了实机飞行测试。试飞结果证明了理论分析的正确性，但同时也发现了改动后飞机操稳特性的一些新的变化。该结果表明，一方面在进行荷兰滚模态分析时仅强调偏航静稳定性的方法是不完善的，另一方面也证明偏航静稳定性对荷兰滚模态之外的其他操稳特性影响有待进一步研究。
相关论文发表情况
[1]Fu J, Huang J, Song L, Yang D. Experimental Study of Aircraft Achieving Dutch Roll Mode Stability without Weathercock Stability. International Journal of Aerospace Engineering. 2020;2020.
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教学情况 当前位置: 中文主页 >> 教学情况
飞行原理
2020年春季学期担任飞行学院2019级飞行原理课教师。课程中心网站：http://course.buaa.edu.cn/opencourse/course/detail/21864
相关课件下载见资源下载部分
航空航天概论
2018年春季学期开始以青年教师助教身份加入课程组，跟随课程组负责人杨超教授完成两个学期的听课学习，并同时担任航空史和飞机构造两部分现场课授课教师。
飞机总体设计
2018年春季学期开始以青年教师助教身份加入课程组，跟随课程组负责人刘虎教授完成第一轮听课学习和辅助教学答疑工作。
隐身原理
经典飞机设计案例解析
2019年参与飞机总体设计课程组开设的新选修课经典飞机设计案例解析教学工作，具体负责第10讲鹞式系列战斗机的授课内容准备。
航模队指导
自2019年起担任北航航模队指导教师。
指导航模队在2019年美国SAE国际航空设计大赛（西部赛区）高级组比赛中，以设计报告第三名，答辩展示第一名，飞行任务第一名，合计总分第一名的成绩获得冠军，同时创造了该项赛事（包括美国西部赛区、美国东部赛区）2019年最好成绩。-新闻链接-
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相关课件下载见资源下载部分
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2018年春季学期开始以青年教师助教身份加入课程组，跟随课程组负责人杨超教授完成两个学期的听课学习，并同时担任航空史和飞机构造两部分现场课授课教师。
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飞机总体设计 当前位置: 中文主页 >> 教学情况 >> 飞机总体设计
2018年春季学期开始以青年教师助教身份加入课程组，跟随课程组负责人刘虎教授完成第一轮听课学习和辅助教学答疑工作。
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自2019年起担任北航航模队指导教师。
指导航模队在2019年美国SAE国际航空设计大赛（西部赛区）高级组比赛中，以设计报告第三名，答辩展示第一名，飞行任务第一名，合计总分第一名的成绩获得冠军，同时创造了该项赛事（包括美国西部赛区、美国东部赛区）2019年最好成绩。-新闻链接-
宋磊 (讲师)赞 的个人主页 http://shi.buaa.edu.cn/songlei/zh_CN/index.htm
讲师 研究生导师：
其他任职：北京航空航天博物馆馆长助理
性别：男
出生日期：1985年10月26日
毕业院校：北京航空航天大学
学位：博士学位
所在单位：航空科学与工程学院
学科：航空宇航科学与技术
办公地点：学院路校区新主楼D510
联系方式：**
电子邮箱：
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[1] 2018级优秀导师
[2] 2018级优秀班主任
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