北京航空航天大学学报

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袁家军, 陈王, 申艳, 黄海

2006, 32(02): 125-129.

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摘要:
采用基于有限元软件Patran/Nastran二次开发的结构优化系统,对两个卫星结构进行了以重量为目标、考虑基频和应力等约束的优化设计.系统由用户在Patran环境下完成问题建模,优化过程中调用Nastran作结构分析并结合二级多点逼近算法寻优.设计对象是由蜂窝夹层板、不同截面形状梁、板壳等组成的典型复杂航天器结构,设计过程中还利用人机交互技术,最终使重量明显降低,为工程部门改进设计提供了依据.算例结果之一与其他结构优化系统结果一致,进一步说明了所开发系统的正确性.

外流对塞式喷管流场和性能的影响

王长辉, 刘宇

2006, 32(02): 130-134.

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摘要:
在四个不同高度上选择有代表性的外流马赫数,计算和对比了不同外流下塞式喷管性能的降低和塞锥表面的压强分布,数值模拟研究了外流对塞式喷管流场和性能的影响.结果表明,外流造成的性能损失主要体现在运载器底部阻力增加和塞锥表面压强降低两方面.在中低空以下,运载器底部推力和塞锥推力均随外流马赫数的增加而减小,飞行中外流对性能的影响随高度的增加而减弱,从低于设计点的某一高度开始塞锥推力不再受外流影响.低马赫数亚声速外流时,性能损失随外流马赫数的增加成近似线性增加;跨声速外流时,性能损失突然出现较大幅度增加;在继续的超声速范围内,性能损失随外流马赫数增加只有小幅增长.

舰载飞机进舰降落信号员模型建模

石明, 崔海亮, 屈香菊

2006, 32(02): 135-138.

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摘要:
舰载机在航母上降落面临着极其复杂的环境,末端进舰阶段需要降落信号员(LSO)的信号指引,在舰载机的人机系统仿真模型中,需要包括LSO的模型.分析了舰载机进舰飞行过程中LSO的作用和行为特征.针对LSO对飞行距离、航迹偏差判断和指令决策的行为特征,采用模糊逻辑建立了相应的行为模型.针对 LSO对舰船运动预测的行为特征,利用神经网络建立其行为模型,对几种典型进舰情况进行仿真,验证 LSO模型的合理性.

气动力计算的积分技术讨论

刘杰, 朱自强, 陈泽民, 吴宗成

2006, 32(02): 139-143.

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讨论了"尾迹面积分法"的气动力计算方法及其改进技术.基于欧拉方程求解流场,通过对飞行器以外的一个控制体采用动量定理而得,是传统远场积分法的改进.在飞行器所在流场的下游一垂直于来流速度的截面上进行积分计算,得到升力、诱导阻力、激波阻力和总阻力.这种方法的优点是有利于外形复杂物体的气动力积分计算,并可将总阻力按产生的物理机理进行分解,以使设计师对飞行器的气动特点有更为明确的了解.详细讨论了影响这种方法计算精度和效率的多种因素及解决途径.各种数值模拟结果证明了该方法和改进技术的正确性和实用性.

基于逆动力学的机动轨迹跟踪器设计算法

王恒, 张曙光

2006, 32(02): 144-147.

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针对机动轨迹动力学非线性非仿射特性,建立了基于质心逆动力学的开环指令和基于非线性动态逆原理进行反馈补偿的混合逆控制方法,设计了机动轨迹跟踪控制器;并以常规机动如"S"形转弯、过失速机动如Herbst转弯等多种战术动作为例进行仿真,结果表明机动轨迹跟踪器设计算法能够胜任常规和过失速机动跟踪的需要,实时性强,延迟合理,跟踪精度高.

空间碎片云演变过程的阶段划分

董云峰, 肖业伦, 刘佳, 廷页

2006, 32(02): 148-152.

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摘要:
根据碎片云从破碎点开始向空间扩散过程中碎片密度和形状的变化规律,以几何形状和起主要作用的因素为特征,定义了球形、椭球形、绳形、螺旋线形、全方位弥漫直至球壳形六个演变阶段.论述了在各个阶段的主要特征和对演变过程起主要作用的因素.总结了与演变过程相关的轨道运动理论和研究方法,分析了各个阶段演变的动力学原理.在球形阶段起主要作用的是分离速度;椭球形阶段可以利用线性化相对运动方程进行分析;绳形与螺旋线形在几何上有质变,但都有结点和结线,并可以利用速度增量理论分析和解释其存在的原因.轨道摄动力消除了结点和结线,导致碎片云的全方位弥漫,并最终使碎片云趋于球壳形.推导和罗列了各阶段转换标志点时刻的计算公式,利用计算机仿真的方法,给出了近地轨道各个阶段碎片云分布示意图,验证了演变过程阶段划分的合理性.

不同厚度翼型动态失速涡运动数值研究

王友进, 闫超, 周涛

2006, 32(02): 153-157.

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在低马赫数下, 对三种不同相对厚度的NACA系列基本厚度翼型在俯仰振荡运动中的动态失速现象进行了数值研究.数值模拟时采用双时间法和LU-SGS隐式解法相结合的模式求解了非惯性坐标系下的非定常纳维-司托克斯(NS)方程组, 空间离散采用Roe格式,并结合刚性动网格生成技术.采用全湍流计算,通过引入BL(Baldwin-Lomax)模型计入湍流影响.计算出的气动力迟滞曲线与实验结果变化趋势符合较好,表明了数值方法的有效性,同时通过比较和分析不同厚度翼型在轻失速和深失速下的流场结构,发现绕翼型的失速旋涡产生和发展规律是明显不同的.

旅客机座舱综合环境质量评价模型

宁献文, 李运泽, 王浚

2006, 32(02): 158-162.

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摘要:
针对旅客机座舱综合环境质量评价问题,提出一种模糊综合评价模型.其采用分层评价体系,将座舱热环境、座舱空气质量以及座舱声、视、安全环境作为评价模型的第一层,各环境要求的具体评价因素作为评价模型的第二层,应用模糊综合评价方法,将两层因素结合在一起.在第二层次中,根据对座舱环境的影响,合理区分其重要程度,利用模糊运算得出初级评价结果,利用层次分析法,确定第一层次三方面的权重系数,从而得出座舱综合环境质量的评价结果,并通过求重心的方法解决了最大隶属度不适用的情况.还通过对具体实例的应用,证实了模型的可行性和合理性.

机翼低速风洞试验颤振模型优化设计方法

吕斌, 刘德广, 谢长川, 杨超

2006, 32(02): 163-166.

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摘要:
对于机翼的低速风洞颤振试验模型设计中涉及学科多、难度高、工作量大、周期长等问题,把具有很好的全局和局部寻优能力且收敛速度很快的遗传/敏度混合优化算法应用于模型设计过程;详细说明了遗传/敏度混合优化算法的优化设计原理、设计过程,以及应用范围;论述了机翼颤振模型设计的基础理论和设计思路;根据实际问题的物理模型,并通过对机翼颤振模型设计原理的分析,建立了优化设计的数学模型;通过优化设计方法的实际应用,完成了设计工作,提高了设计效率,保证了设计精度,该设计方法所得到的设计结果与计算得到的设计要求之间的误差在5%以内;在此基础上建立了完整的机翼颤振模型工程优化设计方法,使该方法能够应用在模型设计的很多方面,为工程设计提供了一种有效的手段.

基于人体模型的舱外航天服热系统分析与计算

邱义芬, 陈拥华, 袁修干

2006, 32(02): 167-170.

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分析了舱外航天服空间换热的特点,对"空间环境-舱外航天服-人体"热系统进行了传热分析,利用Visual C++ 6.0及OpenGL技术进行了三维人体模型的构造,对人体体表温度的计算结果进行了三维图形显示.结合人体热调节模型建立了"空间环境-舱外航天服-人体"热系统仿真技术,分析了航天员在不同代谢模式、被动热防护状态及液冷、通风系统控制情况下的热状态,确定了各代谢活动水平下航天员达到舒适状态时液冷、通风系统的工作条件,利用暖体假人试验结果对系统仿真进行了验证,结果表明二者吻合很好,本项目具有很好的工程应用价值.

基于特征点集的匹配算法应用于卫星姿态确定

蔡晓东, 叶培建

2006, 32(02): 171-175.

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综合了灰度与几何特征匹配方法,依据局部纹理能量分布选取特征点集,并利用特征点集的几何约束关系构建了可描述图像整体特征的模板.通过逐步求精方法实现了实时图像与基准图像的匹配.首先通过特征点集匹配进行粗搜索;然后通过精搜索以及角度校正得到实时图像中目标偏移旋转量.该特征点集算法与传统图像匹配算法相比较,在保证精度的基础上能提高匹配速度,且具有一定的旋转不变性和抗噪性.仿真实验证明了该算法的可行性.

自由涡数值计算的参数影响分析

曾洪江, 胡继忠

2006, 32(02): 176-180.

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介绍了自由涡方法中多个参数的影响,包括桨叶离散段数、有弯度翼型的涡网格密度、尾迹的长度.从桨叶根部到桨尖采用分区离散,内段区域离散稀疏,桨尖区域离散细密,根部区域的离散密度对计算结果影响不大,桨尖区域的离散密度对计算结果影响较大;采用涡网格模拟有弯度的翼型,涡网格的密度对计算结果有较大影响,但密度过大对于计算精度提高影响不大.悬停和小速度前飞状态,取9圈自由涡尾迹就能够得到较好的计算结果,爬升和大速度前飞状态下,取7圈自由涡就能够得到足够的计算精度.在上述参数中,自由涡圈数对计算时间的影响最大.

通用ATE开关资源测试路径模型及应用

赵瑞贤, 孟晓风, 王国华

2006, 32(02): 181-185.

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针对自动测试设备(ATE)测试程序开发中的开关资源测试路径搜索复杂、冲突判断困难、管理难度大等问题,提出了通用ATE开关资源测试路径模型,给出了模型的构造方法和多开关资源级联的级联算法,介绍了模型的具体应用.模型实现了ATE测试过程中开关资源测试路径冲突判断、最佳测试路径自动搜索、测试路径故障隔离、测试程序与具体测试路径硬件资源无关.提高了测试程序(TP)的通用性和可移植性,降低了TP开发的工作量.

复杂目标可视化角闪烁偏差计算

方宁, 宁焕生, 王宝发

2006, 32(02): 186-189.

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角闪烁偏差是雷达跟踪扩展目标时误差产生的重要来源之一,在实际跟踪和制导中,常由于目标回波信号的角闪烁偏差而致使脱靶率大大增加,因此对角闪烁偏差的研究将有助于提高跟踪目标的准确率.在基于可视化电磁计算系统(GRECO)上,用屏幕上的每个像素代表目标的一个散射中心,将目标的散射中心的数量提高到像素级上,再利用相位梯度方法完成目标的角闪烁计算,进而提高了计算精度.选用了两球标准体进行角闪烁校模,计算结果与测量结果一致,证明了此方法的准确性.在此基础上进行复杂目标的角闪烁计算,实现了复杂目标可视化角闪烁计算系统,并分析了导弹靶标由于目标角闪烁影响而导致的脱靶概率.

飞行控制用无刷直流电动机容错运行方式

周元钧, 董慧芬, 王自强

2006, 32(02): 190-194.

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双重绕组无刷直流电动机构成的双通道机电作动系统(EMA,Electro-Mechanical Actuator),当一个通道故障时可以采用容错运行方式.分析了电动机在双绕组工作与单绕组工作时的机械特性、铜损耗与允许转矩.对样机的机械特性试验曲线分析可知,在相同的电压条件下,两种工作方式的机械特性有相同的理想空载转速,但容错工作时因负载产生的转速降将增大1倍.在功率损耗不变的条件下,容错工作时电动机的允许电流为额定值的1.4倍,允许转矩为额定值的0.7倍,通过样机的温升试验数据充分验证了这一点.探讨了双绕组运行时的电流均衡控制方法以及容错工作采取的措施,并用仿真曲线分析了容错工作方式下的动态性能.

光纤陀螺随机调制的理论分析及实验

潘雄, 张春熹

2006, 32(02): 195-198.

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偏置稳定性是描述陀螺性能的重要指标,而电路中的交叉干扰是导致陀螺输出漂移的重要原因.采用随机调制的方法能够减小陀螺中交叉干扰产生的输出漂移.采用快速傅立叶变换(FFT)的方法对方波调制和随机调制产生的交叉干扰进行了分析,分析结果表明,采用方波调制时,交叉干扰与方波同频,无法滤除,导致陀螺输出的偏置误差以及陀螺输出对光强的依赖性;而采用随机调制,交叉干扰与方波频率不同,能够滤除,从而减小交叉干扰带来的随机漂移.采用的随机调制为-3π/2,-π/2,π/2,3π/2调制,能够保证陀螺工作点在灵敏度最高的偏置点上,其频谱主要成分为方波基波的偶次谐波,通过陀螺电路中的滤波,能够将其滤掉,消除交叉干扰对陀螺输出带来的干扰.对方波调制和随机调制分别进行了实验,通过实验,证明了该方法的正确性,得到了随机调制能够抑制光纤陀螺中由于交叉干扰产生的输出漂移的结论.

基于结构光扫描数据点的内表面重建方法

李章, 周富强, 张广军

2006, 32(02): 199-203.

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提出基于结构光扫描获取的特征点重建物体内表面的方法.结构光扫描获取原始数据精度较高,但是存在数据密度不均的问题.通过剔除测量方向部分冗余数据点和插补扫描方向的稀疏数据,对原始三维数据密度进行适当调整,然后采用基于局部切平面簇的方法对调整后的数据点云进行表面重建.在某一特征点的邻域构造对应于该点的局部切平面,通过局部切平面簇逼近原始表面,采用Marching cubes算法提取等值面,得到三维表面重建的初始网格,根据优化算法简化网格,并采用Loop细分法平滑网格,获得描述物体表面特征的重建表面.该方法解决了由结构光扫描获取的不均匀原始数据点重建物体内表面的问题.

电动负载模拟器多余力矩产生机理及抑制

李成功, 靳红涛, 焦宗夏

2006, 32(02): 204-208.

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介绍了直流力矩电机驱动的电动负载模拟器的机械结构和工作原理,建立了电动负载模拟器执行机构的数学模型并用方框图表示.分析了直流力矩电机的机械特性并指出其正常工作的范围.分析了电动负载模拟器在启动过程、正常运行和换向过程中多余力矩产生的机理,提出用基于结构不变性原理的前馈补偿方案来补偿多余力矩.仿真结果从理论上证明了前馈补偿方案可以很好地解决多余力矩带来的干扰,实验结果也证明了前馈补偿方案的有效性和可行性.

一种基于时延约束的最优路径求解算法

张涛, 柳重堪, 张军

2006, 32(02): 209-213.

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摘要:
作为QoS路由和流量工程的关键技术之一,基于时延约束的最优路径问题一直没有得到有效的解决.针对现有的算法很难得到最优解和计算复杂度过大等问题,提出了一种基于时延约束的最优路径求解(DCOP)算法,该算法通过减少算法的搜索空间来有效地降低算法的计算复杂度,可得到最优的无环解.算法采用自适应参数设计,提高了对网络规模和复杂业务变化的适应性.仿真表明该算法比同类算法计算复杂性降低了近一个数量级,且算法具有自适应能力,设计简单,易于工程实现.

基于小波的非线性模型的孔探图像压缩

丁鹏, 马齐爽, 李长有, 姚红宇

2006, 32(02): 214-217.

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摘要:
针对涡轮发动机内部图像细节丰富的特点,为了实现在高压缩比下对细节信息的保留,以不影响发动机内部故障检测,采用小波域的非线性表示和建模方法,利用多尺度边缘检测对边缘进行定位,通过轮廓加剖面模型在定位的边缘进行边缘影响区域划分;之后通过阈值将边缘影响区域进一步划分为较重影响系数区域与较轻影响系数区域,在不同区域应用不同的编码质量控制,从而实现了一种基于小波着重于边缘的图像编码系统.实验结果表明,与一般的小波图像压缩方法相比较,在不同的压缩率下,峰值信噪比均得到小幅度的提高,并且从视觉感官上也得到较好的效果.

一种基于有效修剪的最大频繁项集挖掘算法

陈鹏, 吕卫锋

2006, 32(02): 218-223.

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摘要:
对关联挖掘中的最大频繁项集挖掘问题进行了研究,提出了一种基于项集格修剪机制的最大频繁项集挖掘算法.采用项集格生成树的数据结构,将最大频繁项集挖掘过程转化为对项集格生成树进行深度优先搜索获取所有最大频繁节点的过程. 其中提高算法效率的一个重要措施是在遍历项集格生成树的过程中对生成树进行修剪.给出了项集格生成树的三个性质,并在此基础上提出了直接超集修剪、间接超集修剪与事务集等价修剪三种修剪机制,尽可能忽略非频繁节点及其所生成的扩展节点以减少遍历的节点数目.试验结果表明,三种修剪机制都能够有效地减少搜索空间,其中事务集等价修剪机制的效果最好,算法的性能与输入数据集的稠密程度相关.

基于距离相关图的音频相似性度量方法

李超, 熊璋, 朱成军

2006, 32(02): 224-227.

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摘要:
相似性度量是基于内容的音频分析中的关键环节之一,目前往往沿用传统的统计分析思想实现,缺乏有效的呈现手段和对语义层信息的准确表达.提出了一种基于图像分割技术的相似性度量方法,通过特征提取构造特征空间,进而绘制特征向量间的距离相关图,通过对该图的可视化分析判断最大相似方向,并分别计算出局部相似性和全局相似性.给出了实验验证过程,该方法适用于数字广播等音频流中的片段查找等应用.

石油赛伯数据采集仿真系统的实时性解决方案

李巍, 王雷

2006, 32(02): 228-232.

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摘要:
为了保留石油工业赛伯(Cyber)数据采集系统的软硬件成果,在现代的高性能硬件平台上采用软件仿真的方法构造了一个仿真系统,以独立硬件设备模块为单位对实际系统进行建模,形成了以指令集仿真器为核心,通信总线仿真模块为桥梁,连接各个设备仿真模块的仿真系统.为了满足仿真系统的期限,从系统平均性能要求和最坏性能要求两个方面对实时性能需求进行了详细的分析,提取出影响系统实时性的性能参数,根据这些性能参数的要求提出了一个实时性解决方案,解决了仿真系统与实际的数据采集设备之间的实时通信问题,协同完成了数据采集任务,在此基础上给出了一个基于RTLinux(Real-Time Linux)实时操作系统的原型系统.

FAST望远镜主动反射面促动机构运动学研究

陆震, 杨光, 王启明, 南仁东

2006, 32(02): 233-238.

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摘要:
针对现有的FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope)主动反射面调整运动机构和促动器试验方案的不足,提出一种新型机构,能够有效地解决反射面边缘单元侧滑问题,并提高整个系统机械效率、可靠性,降低制造成本和运行维护费用.改进的核心是利用Sarrus机构产生理想的直线运动而没有任何侧滑.通过运动学分析证实了模型样机的可行性,静力分析表明这个系统具有足够的强度和刚度.模型的运行试验和仿真证明,即使在基座倾斜45°的条件下这种新型促动器机构能够可靠地防止反射面单元侧滑.这种改进为实际系统的设计和研制提供了至关重要的理论依据和试验数据.

Hermite算法的收敛性分析及其改进

王瑞秋, 边永梅, 陈五一

2006, 32(02): 239-243.

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摘要:
为了提高多点切触加工算法的计算效率,对其中的Hermite算法进行了改进,并且对改进后的Hermite算法的收敛性进行了理论分析,推导了改进后算法的局部收敛条件,同时给出算法的Steffensen加速迭代公式并新提出了一种基于试算的待定系数迭代法.分析和实例表明,改进后的Hermite算法属于线性收敛的算法,而待定系数迭代法则有接近二阶的收敛速度.综合应用上述算法,可以满足一般性自由曲面多点切触加工刀位计算的要求.

柴油机喷油系统压力波时频特性研究

何勇灵, 闫志强

2006, 32(02): 244-248.

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摘要:
在柴油机喷油系统压力波的研究中,采用Wigner-Ville分布算法,对液-汽两相流条件下的柴油机喷油系统压力波的时频特性进行了分析,并与采用小波函数分析得到的结果进行了对比.研究结果表明,采用Wigner-Ville分布算法进行分析时,可以更好地显示出液-汽两相流条件下的柴油机喷油系统中压力波在时间和频率范围内的能量密度,能更清晰地反映出这种非稳态信号频率随时间变化的关系.当喷油系统存在长时间存活汽泡时,压力波的能量密度主要集中在主波上,除了低频率的能量外,还包着相当一部分较高频率的能量.而压力波次波则没有高频能量的出现.当喷油系统存在短时间存活汽泡时,其压力主波对应的频率较低,但能量密度比较大,而其压力次波具有一定量的高频率能量.