北京航空航天大学学报

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全永凯, 徐国强, 罗翔, 丁水汀

2009, 35(12): 1413-1416.

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摘要:
基于稳态方法研制出一种对流换热系数传感器.在研究中引入一个标定端,并分析其精度,与经典的经验公式进行了对比.通过标定实验验证了此传感器的可行性,得到修正系数值 K ,修正后传感器测量值与标准值的相对误差范围为0.4%~1.7%,不同传感器的K值不同.

聚合物槽道湍流的直接数值模拟

张劲柏, 郑昭虎

2009, 35(12): 1417-1420.

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摘要:
应用直接数值模拟方法研究了聚合物对槽道湍流的减阻特性.数值计算方法采用谱方法,时间积分采用二阶精度的时间分裂格式.应用FENE-P模型对聚合物槽道湍流进行定压降的直接数值模拟计算,揭示了聚合物湍流减阻的启动(onset)现象;应用O-B模型进行定流量的直接数值模拟计算,分析了其流动特征.计算结果表明:在低减阻形式中聚合物对湍流的影响主要发生在壁面区,而高减阻形式中聚合物对湍流的影响则遍及全流场.

全光纤M-Z干涉仪激光器鉴频系统

贾豫东, 欧攀, 张春熹, 王纪强

2009, 35(12): 1421-1424.

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研究了不等臂M-Z干涉仪鉴频的基本原理,对采用三角波调制改变干涉仪臂长获得鉴频信号的过程进行了定量分析.在此基础上,仿真计算了线性改变干涉仪臂长和频率漂移对鉴频信号输出的影响,采用LiNbO₃相位调制器取代PZT(Piezo-Electric Transducer)调制方式,设计实现了鉴频实验装置,获得的实验结果与理论和仿真结果吻合.对驱动信号和环境扰动对该方案的影响进行了实验验证和理论分析,与 PZT调制方式相比,无需高精度温控装置,系统工作稳定可靠,信号调制动态范围可以从PZT调制方式下的几十Hz扩大到GHz.同时可以在该方案中采用lock-in确定相位-频率响应度,从而测定激光器的频率波动范围.

基于全局灵敏度方程的多层次弹道优化设计

姜欢, 周浩, 陈万春, 杨宝奎

2009, 35(12): 1425-1428.

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为了使防空导弹优化的弹道更有效的拦截目标,依据多层次法理论,以杀伤概率最大为目标,设计导弹中制导段弹道和末制导段时间参数.整个模型分为3层,第1层是导弹中制导段弹道,第2层是导弹末制导段,第3层是战斗部毁伤目标.将一个层次视为一个子系统,多层次弹道优化问题实质上就是多学科设计优化问题.采用全局灵敏度方程方法计算参数之间的敏度,在系统层进行优化,最终可得到杀伤概率最大的弹道.最后进行了拦截空地导弹目标的计算示例,并采用了均匀实验设计方法和BP神经网络以减小计算量.结果证明全局灵敏度方程是求解多层次弹道优化设计的有效方法.

压电复合材料壁板颤振的控制

苑凯华, 邱志平

2009, 35(12): 1429-1433.

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针对考虑热效应的壁板颤振问题,利用von Karman大变形应变-位移关系、气动力活塞理论和准定常热应力理论建立了埋入压电材料的复合材料板颤振的气动弹性力学模型,使用Bogner-Fox-Schmit单元推导出壁板颤振的非线性有限元方程.将该动力学方程转换到状态空间模型,给出了基于这个非线性模型的最优控制.应用Runge-Kutta方法在时域内对一个四边简支的含压电材料的复合材料壁板颤振的控制进行了仿真,数值结果证明了该方法的有效性.

基于"序列相对贴近度"的组合预测权值分配

吕永乐, 郎荣玲, 谈展中

2009, 35(12): 1434-1437.

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在时间序列的组合预测权值分配问题上,为克服传统的均方误差倒数加权、熵权和最优化方法之不足,从预测值序列与评价样本序列间的贴近性出发,提出新方法综合衡量单一参与模型的适用性,并据此分配权值.详细给出了序列相对贴近度(SRND,Sequence Relative Nearness Degree)及与之相关的"序列趋势关联度"和"尺度区间熵"的概念,并提出基于SRND的权值分配方法.将SRND权值分配方法应用于航空发动机排气温度裕度参数时间序列的联合自回归滑动平均模型、函数系数自回归模型和径向基函数网络预测,有效地提高了预测准确度,获得优于均方误差倒数加权和熵权方法的组合性能,且运算量远小于最优化方法.

基于复杂网络的二阶段软件聚类方法

钱冠群, 张林, 张莉

2009, 35(12): 1438-1442.

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将复杂网络社区检测中的GN(Girvan-Newman)算法引入到软件聚类中,针对GN算法中存在的计算量大、可能产生小规模社区的缺陷,提出了一种二阶段聚类方法.首先基于结构模式对软件网络进行聚类.通过识别和聚类软件网络中3种常见的结构模式:卫星结构、链结构和拓扑相似结构,可以有效地减小网络规模.其次,在限制模块大小的前提下利用改进的GN算法进行聚类.如果介数最大边的删除会导致生成的社区规模小于预定值,那么放弃删除该边,转而尝试介数次大的边.实验结果表明:二阶段聚类算法可以有效地改善软件聚类效果,提高现有社区划分算法在大规模软件中的适用性.

基于Gumbel Copula函数的多维Logit模型

李华民, 黄海军, 王惠文

2009, 35(12): 1443-1445.

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针对多维Logit模型中的独立同分布(IID, Identically & Independently Distributed)条件假设,提出了一种基于Copula函数的离散选择模型.利用Copula函数获得多元随机变量的联合分布函数以及Gumbel Copula函数的特性,得到了任意2个随机项之差的联合分布,它依然服从Logistic分布,形式上只比现有的分布函数多了一个倍参数.进一步将此结果推广至多维选择问题,得到了无需IID条件下一个方案被选中的概率,从而克服了多维Logit模型的应用障碍.

环路热管复合芯传热与流动特性分析

柏立战, 林贵平

2009, 35(12): 1446-1450.

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环路热管是目前航天器热控制领域最前沿的热控技术之一,而高性能的毛细芯是其高效可靠运行的保证.为不断提升毛细芯的综合性能,目前毛细芯由单一结构向着复合结构发展.建立了圆柱型蒸发器环路热管应用的双层复合结构毛细芯的数学模型,对其传热与流动特性进行了分析,重点考察了热载荷以及复合芯内外层厚度比的影响,并同单一结构的毛细芯进行了比较.分析结果表明:复合芯在获得高的毛细抽吸力和蒸发效率的同时,可实现低的流通阻力与径向热导,其传热与压降特性明显优于单层芯,是高性能毛细芯的发展趋势;当复合芯的整体尺寸一定时,复合芯内外层的厚度比越大,复合芯的径向热导和流通阻力越小,有利于提高环路热管的运行性能.

冲击载荷下受轴向约束的点阵材料夹芯简支梁

刘华, 朱小芹, 杨嘉陵

2009, 35(12): 1451-1454.

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对受到均布冲击载荷的轴向不可移点阵材料夹芯简支梁进行了刚塑性动力响应理论分析和弹塑性有限元分析.首先给出了夹芯梁在外包和内接屈服条件下中点最大挠度的理论预测值,并与有限元结果进行了比较,有限元计算结果介于两种屈服条件给出的理论预测结果之间,有限元计算的支座处最大转角与外包屈服条件给出的理论预测结果接近.然后考察了点阵材料夹芯梁的抗冲击性能和吸能效果.结果表明:夹芯梁的最大挠度和塑性耗散能对杆元与面板夹角及相对密度十分敏感,设计合理的夹芯梁具有很好的吸能效果和抗冲击性能.

CCD摄像机图像处理仿真

刘雨丹, 张炯, 戴树岭

2009, 35(12): 1455-1458.

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针对CCD(Charge Coupled Device)摄像机的图像处理过程,提出一种基于可编程GPU(Graphic Processing Unit)的摄像机仿真方法,利用GPU的流处理模式和并行计算能力,对图像的每个像素进行Gamma校正、亮度调节、对比度调节、色温偏差调节,以及色彩饱和处理.分析了Gamma校正的原理以及在其他调节之前进行Gamma校正的必要性.讨论了图像亮度与像素颜色的关系,提出针对当前时刻的拍摄图像提取亮度信号的方法,规定了亮度等级的划分,并将亮度等级作为图像处理的依据.提出了在低照度情况下模拟动态噪点的方法.结果表明:该方法可以模拟真实CCD摄像机在复杂光照环境下的拍摄效果,并保证实时仿真的高速与高效性.

基于DEA的研制阶段装备保障方案评价模型

曲丽丽, 康锐

2009, 35(12): 1459-1463.

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针对目前研制阶段装备保障方案评价在角度和方法上的不足,提出基于数据包络分析(DEA,Data Envelopment Analysis)的评价模型.分析提炼保障系统的整体特性,建立保障系统的特性评价参数,构建基于数据包络分析的评价模型,通过计算保障方案的相对效率指数进行保障方案的评价,采用基于劣势前沿面的数据包络分析评价模型对多个有效保障方案进行二次评价,实现了保障方案的排序.结合研制阶段某型号军用飞机保障方案给出评价示例,从而验证了该模型的可行性和有效性,可为国防工业部门在研制阶段保障方案的评价上提供有效的决策支持.

航空发动机可靠性评估中故障样本时效性分析

洪杰, 王大伟, 马艳红

2009, 35(12): 1464-1467.

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通过故障数据建立可靠性模型反映系统可靠性状态的变化具有一定的滞后性,随着发动机可靠性水平的不断提高,对航空发动机进行可靠性评估需要将早期故障样本进行时效性处理.提出衰减因子 α 用于表示故障强度的衰弱程度,对Gompertz可靠性增长模型改进得到故障的衰减函数,来描述故障强度的衰弱过程;用Bayes方法合理利用发动机全部故障样本进行数据融合,可有效解决样本的时效性问题.对在研的某涡扇发动机进行故障统计分析,研究了典型故障模式的时效性变化,结果表明:考虑样本的时效性后进行可靠性评估对发动机当前的可靠性水平能给予更加科学的评价.

弹用涡扇发动机可靠性参数选择及评定方法

王大伟, 张利明, 洪杰

2009, 35(12): 1468-1472.

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根据弹用涡扇发动机的结构和使用特点,选择平均故障间隔时间MTBF(Mean Time Between Failure)、起动可靠度RST(Rate of Startup Successfully)、平均故障前工作时间MTTF(Mean Time To Failure)作为弹用涡扇发动机的可靠性参数体系.MTBF是反映发动机基本可靠性参数,利用Bayes数据融合技术建立MTBF评定模型.RST是反映发动机起动可靠性参数,利用基于故障树分析方法建立起动可靠性评定模型.MTTF是反映发动机任务可靠性参数,基于在任务期间发动机关键件的寿命分布模型进行可靠性评定.通过应用表明:评定参数选择合理,指标评定方法有效,为评估弹用发动机在研制、生产、使用阶段的可靠性水平提供了参考依据.

OpenGL在红外辐射计算中的应用

方宁, 张晓林, 高嘉, 齐正云

2009, 35(12): 1473-1476.

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提出一种将OpenGL应用在目标红外辐射特性计算中,从而实现目标红外辐射特性可视化计算的方法.由于OpenGL可用于构造三维模型,进行三维图形交互软件的开发;因而将其引入红外辐射特性计算中可解决复杂目标计算问题,而且图形硬件的消隐能力避免了遮挡计算并使计算以所见即所得的方式实现可视化.针对目标红外辐射特性中的自身辐射和目标对太阳光的反射部分,分别运用光照模型中发射光和漫反射的特性,以像素的颜色获取温度参数和法矢从而实现可视化计算.用一个简单标准体模型进行验证,计算结果表明了该方法的有效性和可行性.

三相DC/AC变换器死区效应分析与精确补偿

张瑾, 齐铂金, 张少如, 秦文萍

2009, 35(12): 1477-1482.

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在现有无死区控制方法的基础上,提出一种新的死区补偿策略.分析了死区效应以及开关器件非理想特性使逆变器输出电压产生畸变的原因,通过修正原始驱动信号,抑制了开关器件非理想特性对逆变器的影响,实现了死区效应的精确补偿.同时,改进了电流方向检测电路,提高了电流方向在零点附近的检测精度.实验结果证实,所提补偿策略简单可行,与现有死区补偿方法相比,逆变器输出波形正弦度进一步提高,获得了更优的补偿效果.

基于轨迹-速度双目标的平面连杆机构设计

郭卫东, 王鑫

2009, 35(12): 1483-1486.

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提出了一种在轨迹-速度双目标设计要求下优化综合连杆连续轨迹生成机构的方法.利用机构执行末端速度运动规律寻求平面连杆轨迹生成机构插值节点,使所选取的插值节点具有了运动速度要求的信息.基于该方法建立连续轨迹生成机构优化综合模型,以对应轨迹点差值最小作为优化目标函数,采用BFGS(Broyden-Fletcher-Gddfarb-Shanno)拟牛顿非线性优化算法优化计算机构尺寸.在设定曲柄匀速转动前提下,优化计算出了符合轨迹-速度设计要求的平面连杆机构尺寸,实现了预期的设计目标.最后比较了四杆机构和五杆机构实现实例的优化结果,表明了该设计方法的可行性和有效性.

基于聚类最近数据关联的多目标跟踪算法

丁文锐, 李红光, 李新军

2009, 35(12): 1487-1490.

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提出了一种基于聚类最近数据关联的多目标跟踪算法.建立了基于目标位置、目标大小和目标灰度的3层匹配距离,将3个距离加权综合得到目标匹配的距离函数.以目标链为基准寻找与其存在最小匹配距离关系的观测目标作为目标链的数据后继,再以此观测目标为基准寻找与其存在最小匹配距离关系的目标链作为该目标的数据前驱.当且仅当匹配对象之间前驱与后继关系同时成立时认为二者匹配成功.将已有目标链分为4类,将当前帧观测目标分为2类.分析各类数据间可能存在的匹配关系,利用上述方法进行匹配运算.对于目标遮挡等情况,基于目标运动轨迹的瞬时直线性和均值滤波原理,将某时间段内的目标质心坐标作为输入数据得到回归直线,预测下一时刻的目标质心位置.目标大小和灰度预测数据由该时间内均值滤波得到.本算法在多人体跟踪实验中取得良好效果.

脉冲射流强化喷流混合的数值模拟

李家军, 额日其太, 王强

2009, 35(12): 1491-1494.

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摘要:
采用高振幅低流量射流射入亚音剪切层以强化喷流混合,对利用脉冲射流强化喷流混合的流场进行了数值模拟.利用有限体积法和重整化群(RNG)k-ε湍流模型求解N-S方程.分别进行了低亚音马赫数及中等亚音马赫数喷流混合的数值模拟.数值模拟结果显示,无论是对于低亚音速热喷流还是中等亚音速热喷流,脉冲激励引起喷流在与激励源平行的平面迅速扩展,在与之垂直的平面收缩,当脉冲射流激励的斯德鲁哈尔数在0.2时,可以得到较好混合,而且少量的射流流量(占主流流量的1%)可以极大地增加速度及温度的衰减率,随着流量的增加(占主流流量的3%),喷流混合得到进一步的加强.

基于飞机三维模型的装配单元快速划分方法

王自军, 郑国磊, 杜宝瑞

2009, 35(12): 1495-1498.

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摘要:
以航空企业实际调研为基础,在传统飞机装配单元划分经验知识的指导下结合当前飞机数字化技术开展基于飞机三维模型的装配单元快速划分技术研究,提出以三维工艺分离面作为数字化装配单元划分依据,建立其建模算法和流程,并在此基础上进行装配单元构件快速识别和建模研究,建立装配单元快速识别和建模算法,从而实现装配单元的快速划分.这些技术和方法已在CATIA V5系统上得到初步开发和验证.

基于Squeezer算法的大规模矩阵聚类分析

李岩, 王惠文, 叶明, 刘丹

2009, 35(12): 1499-1502.

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摘要:
对Squeezer算法进行分析研究,在定义2个矩阵之间距离的基础上,提出了一种改进的Squeezer算法,用于对维数相同的大规模矩阵进行聚类分析.改进的算法在设定距离阈值的基础上,对类别的半径设定阈值来控制分类精度,给出具体的算法步骤来实现针对大量矩阵的聚类分析.对聚类后所得矩阵集合,给出集合质心和半径的定义,来描述矩阵集合的特性.所提算法能使聚类结果避免受到链条效应的影响而使类不断扩容,从而导致聚类精度下降的问题.仿真实验分析验证了所提算法具有良好的聚类效果和适用性.

大飞机乘员舱热载荷的工程估算方法

张兴娟, 杨春信, 袁修干

2009, 35(12): 1503-1506.

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摘要:
大飞机乘员舱热载荷是指当维持大飞机乘员舱内温度、湿度恒定时,单位时间内传入(或传出)的净热量,它是确定大飞机温度调节系统能力的依据.在查阅国外25种大飞机环境控制系统相关文献的基础上,提出了大飞机乘员舱热载荷的两种工程估算方法为:大飞机乘员舱热载荷与乘员数之间良好的线性关系,在确定乘员舱人数的前提下,采用工程估算模型1可以估算出乘员舱热载荷;大飞机乘员舱全舱结构壁传热系数为2.45~7.97W/(m²·℃),平均值为4.93 W/(m²·℃).在环控系统初步设计时,如有乘员舱外形和构想,采用工程估算模型2也可简便地估算出乘员舱热载荷.研究成果为大飞机的研制提供一定的理论指导.

多分格相关与皮尔逊相关的蒙特卡罗仿真

吴瑞林, 王建中, 袁克海

2009, 35(12): 1507-1510.

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摘要:
为了解对于有序分类数据，使用多分格相关系数估计数据间线性依存关系的精确性，运用蒙特卡罗仿真法考察样本量的大小、分类数的多少、相关程度的高低以及数据分布的偏度对多分格相关系数估计精确度的影响；同样条件下计算皮尔逊相关系数并与之相比较.在实验设计的条件下，多分格相关系数的表现非常稳定，绝大多数情况下给出的估计值都比皮尔逊相关系数更精确.两种相关系数受样本量的影响都很有限，且估计值的偏差会明显随着分类数的增多而变小；但数据的偏态分布对皮尔逊相关系数的精确度有很大影响.

飞翼布局飞行器副翼性能及重构分析

柴雪, 王钢林, 武哲

2009, 35(12): 1511-1515.

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摘要:
针对飞翼布局飞行器副翼在偏转过程中引起的纵横航向运动耦合的问题,应用升降舵、副翼和阻力舵协调偏转的方法进行控制.为提高飞翼飞行器的生存性,对舵面故障时的重构方法进行了研究.升降舵故障时,直接应用伪逆法即可应用副翼完成重构;阻力舵故障时,为解决伪逆法带来的系统不稳定及重构后系统稳态精度差的问题,将一种基于劳斯稳定判据的、加入了比例-积分控制器的改进伪逆法引入重构.仿真结果表明:该方法在保证系统稳定的基础上能够使系统性能得到最大程度的恢复.

新的适于计算机辅助工程的算法集成模型

何允钦, 梁国柱

2009, 35(12): 1516-1520.

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摘要:
为解决计算机辅助工程中"以算法为核心"类软件系统在算法集成方面存在的重要问题,以火箭发动机设计这个较具代表性的特例为切入点,深入分析工程实践中算法的运用特点,并指出现有软件系统的不足.提出2种算法模式,基于这2种算法模式建立一种新的算法集成模型——轮循与层次化算法集成模型,其具有松耦合、层次化、灵活等特点,基于该模型可建立一个跨领域、通用、高效的算法集成软件环境.