北京航空航天大学学报

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盛蔚, 谭丽伟

2009, 35(6): 657-660.

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摘要:
微小型导航制导控制系统MGNC(Micro Guidance Navigation and Control)传感器多,且数据处理能力有限,为实时提供导航结果,传统上采用降维滤波提高实时性,但这样会造成精度损失.为保证不减少滤波状态量,不损失精度,针对捷联和滤波特点提出一种新的实时解算方法:在捷联解算中以直接递推求解方向余弦矩阵代替以四元数为中间变量进行的间接求解;在滤波计算中用序贯方法处理量测修正值,避免复杂的矩阵求逆;采用稀疏矩阵三元组法,应用于协方差阵计算,减少乘法次数.仿真和实验证明改进算法对计算精度没有损失,且滤波计算时间比原算法减少了34.50%,显著提高了MGNC系统的实时性、鲁棒...

大展弦比飞翼作战飞机横航向飞行品质特性

李林, 王立新

2009, 35(6): 661-664.

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摘要:
基于MIL-STD-1797A飞行品质规范,开展了针对大展弦比飞翼作战飞机滚转轴和偏航轴飞行品质特性的研究.随着控制系统对系统动态特性调节作用的日益增强,由飞机构型所引起的动态响应特性差异已变得越来越小,飞翼飞机的闭环滚转模态、螺旋模态、滚转-螺旋耦合振荡、荷兰滚模态、驾驶员座位处的侧向加速度等均可达到较好的飞行品质,但稳态配平特性主要受构型的影响,不能完全满足飞行品质的要求;分析了大展弦比飞翼作战飞机在快速滚转、侧风起降和非对称推力情形下的对滚转轴和偏航轴操纵效能的要求,由于气动构型和操纵面配置等差异,大展弦比飞翼作战飞机在完成某些飞行任务时对操纵效能的需求与常规构型的飞机存在着较大差异.

小管径冷凝管的数学模型

柏立战, 林贵平

2009, 35(6): 665-668.

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摘要:
基于环状流流型建立了小管径冷凝管的数学模型.模型考虑了气液界面表面张力的作用,在同一横截面上气相与液相存在压力差.对两相压降的计算,考虑了气液两相间的相互作用,包括摩擦切应力和动量转移切应力.应用该模型,可考察气相与液相压降、液膜厚度、气相与液相平均速度、气液界面切应力以及管内壁换热系数等的沿程变化情况.根据模拟结果可得:两相压降沿管长呈近似线性增加;气相平均速度沿管长先增大后逐渐减小,但变化范围很小,且远大于液相平均速度;动量转移切应力随液膜厚度增加而增大,同摩擦切应力相比不可忽略;管内壁对流换热系数随液膜厚度增加而减小,由于冷凝管的管径很小,即使蒸气冷凝趋于完毕,气液界面接近冷凝管中心线,...

基于角加速度的陀螺框架伺服系统干扰观测器

徐向波, 房建成

2009, 35(6): 669-672.

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摘要:
磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG,Magnetically Suspended Control Moment Gyro)是大型航天器姿态控制的关键执行机构,影响MSCMG输出力矩准确度的一个关键因素是其框架伺服系统的控制精度.为提高MSCMG框架伺服系统的抗干扰能力和控制精度,提出了一种基于角加速度的干扰观测器.其设计思想是:卡尔曼滤波器利用角位置估计出角速度并送往状态观测器以获取准确的角加速度,角加速度和电流作为干扰观测器的输入以获得补偿电流,补偿电流加到电流环的输入端以补偿各种干扰.干扰观测器结构简单,抗干扰能力强.实验表明:该方法有效地提高了MSCMG框架伺服系统的角速度精度与稳定度.

基于遗传算法的多学科设计优化分解方法

陈云霞, 高洁萍, 夏华凤, 曾声奎

2009, 35(6): 673-677.

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摘要:
通过分析现有的多学科设计优化中任务分解方法(枚举法、聚类识别法和分支定界法)的特点,指出了现有方法的不足.提出了将遗传算法应用于优化任务的分解问题,给出了具体的算法描述和详细的任务分解算法流程,并分析总结给出了该算法的优点:①遗传算法对搜索空间没有任何要求,因此对函数关系矩阵(FDT,Function Dependence Table)也没有任何要求;②遗传算法是一种随机迭代方法,不需要估计初值;③遗传算法同时对一组解进行搜索,大大提高了搜索速度,在保证计算精度的基础上得到全局最优解.最后还以齿轮减速器优化问题为例,将遗传算法应用于上述问题的任务分解过程,得到了较为满意的分解结果,并从计算方案...

CABAC算术编码器硬件优化实现

王瑞, 姜宏旭, 李波

2009, 35(6): 678-682.

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摘要:
为了解决上下文自适应二进制算术编码器(CABAC,Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coder)硬件实现吞吐率难以提高的问题,提出了基于数据流动态特性的电路优化方法.通过建立算法的数据流模型,提取出限制硬件实现性能的数据流反馈环路.针对上下文环路,采用3条迭代周期不同的子环路更新具有不同依赖周期的上下文变量,提高了时钟频率和吞吐率;对于字节打包环路,通过提取一类可简化电路结构的数据元素,并为之构建快速旁路,增加了环路的处理速度.基于上述方法并辅以基本的电路优化手段,设计实现在现场可编程门阵列(FPGA,Field-Programmable Gat...

同轴双剪切气-气喷嘴数值模拟

杜正刚, 高玉闪, 李茂, 蔡国飙

2009, 35(6): 683-686.

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摘要:
通过求解 k-ε 湍流模型的Navier-Stokes 方程组,对以气氢/气氧为推进剂的同轴双剪切喷嘴燃烧室进行数值模拟研究.研究结果表明:与传统的同轴剪切喷嘴相比,双剪切气-气喷嘴使推进剂有两个剪切燃烧面,且出口尺寸变化不大;双剪切喷嘴中心氢与氢总质量流量的比例是双剪切喷嘴的关键设计参数,当比例值为0.3时,能充分发挥双剪切喷嘴两个燃烧面的优势,使双剪切喷嘴能在大流量工况下实现高的燃烧效率.

基于懒替换的C符号执行

林梦香, 陈胤立, 陈睿, 周刚

2009, 35(6): 687-691.

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摘要:
针对传统符号执行中的动态地址计算问题,提出了基于懒替换的符号执行方法.通过引入尽可能替换的策略,基于懒替换的符号执行在无法静态确定变量的地址或符号表达式过长时不做符号替换.首先给出了基于懒替换的符号执行算法,在此基础上,详细分析了C语言主要结构尤其是数组和指针的懒符号执行语义.LazySEC是一个面向C程序的懒符号执行系统原型,初步实验表明,它可以有效地处理含有指针和结构体等涉及动态地址计算的程序语言结构.

结冰模拟与AEDC方法有效性的验证

常士楠, 洪海华, 张玉珠

2009, 35(6): 692-696.

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摘要:
介绍了AEDC(Arnold Engineering Development Center)结冰缩比方法,并对其有效性问题,用数值仿真方法进行了验证.利用结冰仿真计算软件对NACA0012翼型及其1/2和1/3缩比模型、圆柱及其1/2缩比模型进行了结冰数值模拟,内容涉及流场、水滴撞击特性和冰生长计算等.缩比部件的结冰条件由AEDC方法确定.结果表明,翼型、圆柱与其缩比模型的结冰过程具有较好的相似性.说明AEDC方法科学合理,其确定的结冰缩比试验参数有效,同时也说明结冰模拟技术可用于结冰缩比相似性研究.

基于有限元法的主动隔振单元建模分析

高艳蕾, 李琳

2009, 35(6): 697-700.

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摘要:
针对大载荷对象低频微振动主动振动控制平台的设计问题,提出一种基于模块拼装思想的主被动混合隔振平台结构方案,模块化设计大大简化了主动振动控制平台的设计难度,使得拼装后的平台具有承载能力强、精度高等优点,由于所用模块单元结构形式完全相同,组合后的主动隔振平台的特性完全取决于单元的特性;以主动隔振单元为研究对象运用有限元法建立其动力学模型,模型中包含以位移向量形式表示的外界激振项和以力向量形式表示的主动控制项,当上述两项为零时,可以通过求解动力学模型得到主动隔振单元的固有特性;利用ANSYS商用软件进行主动隔振单元的模态分析,对比结果验证了该动力学模型的正确性.

Stribeck模型模糊整定及其在转台控制中的应用

付永领, 牛建军, 王岩

2009, 35(6): 701-704.

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摘要:
为了实现飞行仿真转台中框阀控马达机构的高精度低速伺服,提出了模糊整定Stribeck摩擦模型状态参数的等效控制电压超前补偿和PID(Proportion Integral Differential)相结合的控制策略.为了规避常规摩擦前向补偿对系统模型及参数的依赖性,提出利用转台中框本身的控制环节直接测定用于摩擦超前补偿的Stribeck电压模型参数;针对系统超低速伺服时速度信号难以检测的特点,设计了模糊整定系统用于改进模型运行状态参数的整定;将设计好的控制器用于中框低速伺服.实验结果表明,系统响应以三角波表示的正反向最小稳定速度为0.000006(°)/s时,跟踪误差在95%时间在0.000...

基于预测校正法的低升阻比飞船再入轨迹设计

李惠峰, 凌源

2009, 35(6): 705-708.

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摘要:
对低升阻比飞船高速再入地球大气层的轨迹规划问题,提出了基于数值预测校正NPC(Numeric Predictor-Corrector)法的预测制导方法,并用时间替代能量作为自变量从而规避奇异问题;由飞船再入的3自由度运动方程推导纵向平面内的运动方程,并使用预测-校正方法获得倾侧角数值;同时通过设计横向漏斗确定倾侧角的符号,最终得到当前需要的倾侧角.仿真结果表明,该方法能根据不同的再入条件得出对应的再入轨迹和倾侧角变化规律,其动压、热流率、过载也符合再入要求.

无人作战飞机对地攻击效费比分析

魏金钟, 王光耀, 顾诵芬

2009, 35(6): 709-713.

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摘要:
UCAV(Uninhabited Combat Aerial Vehicle)具有高隐身、高机动、不涉及飞行员以及全寿命周期费用低等特点.针对UCAV的特点,应用适应现代作战飞机效费比分析的方法和手段,仿真计算了UCAV的隐身、作战半径、机动能力以及武器装载等主要设计参数与对地攻击效能的关系,计算了UCAV主要设计参数与全寿命周期费用的关系,研究了未来UCAV同有人作战飞机及巡航导弹在面临相同的威胁环境、执行相同的对地攻击任务时的效费比情况,并对UCAV在未来作战中的地位进行了分析.研究表明,UCAV在执行对有防空系统保护的敌重要目标进行攻击的任务时,综合效费比高于巡航导弹和有人隐身飞机.

MoO₂和NiMo化合物性能差异的价电子结构分析

陆晓锋, 王华明

2009, 35(6): 714-717.

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摘要:
应用经验电子理论中的键距差法计算了激光熔化沉积MoO₂增强 γ /NiMo合金中两种化合物即MoO₂和NiMo的价电子结构,研究了价电子结构与两种化合物的硬度、强度和熔点差异的关系,并用实验测量结果进行了验证.表明价电子结构中的共价电子总数与总价电子数之比可以作为衡量MoO₂和NiMo强度高低的依据;价电子结构中最强键的理论键距可以作为衡量MoO₂和NiMo熔点高低的依据;但价电子结构中最强共价键上的共价电子对数不能单独作为衡量MoO₂和NiMo硬度高低的依据.

水平弯曲刚度对大展弦比机翼颤振的影响

冷佳桢, 谢长川, 杨超

2009, 35(6): 718-722.

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摘要:
高空长航时飞机普遍采用小后掠角大展弦比机翼,飞行时机翼具有较大变形．几何非线性加剧机翼结构水平弯曲与扭转的刚度耦合,水平弯曲模态在颤振分析中的作用已不可忽略,对机翼气动弹性特性影响显著．将结构在给定来流攻角的静平衡位置附近线化,以求解结构的固有振动特性,并应用考虑翼面变形的片条理论计算非定常气动力,用 p-k 法计算颤振速度．以金属梁式机翼为对象的颤振计算结果表明,水平一弯模态参与耦合的机翼颤振速度低于线性颤振速度．增大水平弯曲刚度有助于这类颤振速度的提高,而扭转频率的影响也要加以考虑．

基于本体的软件需求缺陷模式应用

胡璇, 刘斌, 王轶辰, 蒋崇武

2009, 35(6): 723-727.

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摘要:
提出软件缺陷模式的概念,给出其正交属性、说明及需求缺陷模式产生模型.对领域相关需求缺陷模式进行本体描述,并着重分析其发生的直接场景.直接场景能够帮助测试人员熟悉用户的实际使用情况及现实系统的各种行为和目的,并能指导审查和测试过程.通过实例应用证明了基于需求缺陷模式直接场景进行审查和测试的有效性,并通过缺陷模式的正交属性对软件开发及测试质量进行了分析.

摇摆基座SINS快速精确传递对准方法

王新龙, 申亮亮, 马闪

2009, 35(6): 728-731.

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摘要:
动基座对准时,系统模型的精确性及状态的可观测性和可观测度是决定动态系统卡尔曼滤波效果的重要因素.建立了考虑主-子惯导匹配信息时间延迟问题的摇摆基座捷联惯导系统SINS(Strapdown Inertial Naviagtion System)精确传递对准模型,将PWCS(Piece-Wise Constant System)可观测性与奇异值分解可观测度分析方法相结合,对基座在不同摇摆方式下舰载武器SINS状态的可观测度进行了定量分析,得到了基座在三轴摇摆运动时SINS的状态变量具有最佳的可估计性能,从而使SINS可获得最优的对准速度和精度.该方法为舰载武器初始对准时舰船最佳机动方案及传递对准匹...

适用于Ad hoc网络的ElGamal 型门限数字签名方案

胡荣磊, 张其善, 刘建伟

2009, 35(6): 732-736.

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摘要:
现有ElGamal型门限数字签名方案在签名前签名各方需要协商生成一个随机数,该过程计算量与通信量比较大,不能满足Ad hoc网络的需求.将组合公钥的思想引入到ElGamal型门限数字签名的随机数生成中,为Ad hoc网络提出一种门限数字签名的改进方案.方案由密钥初始化和门限签名两部分组成.密钥初始化时,签名各方使用分布式密钥生成协议协商出系统公/私钥对和一个随机数矩阵,每个节点掌握部分私钥和部分随机数矩阵;门限签名时,每个签名方使用相同的算法在掌握的部分随机数矩阵中选择随机数进行部分签名;最后将部分签名合成整体签名.对提出的方案在随机预言(RO, Random Oracle)模型中进行了安全性...

联合射流控制技术的增升效果和机理

刘沛清, 旷建敏, 屈秋林

2009, 35(6): 737-740.

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摘要:
数值模拟联合射流翼型的绕流,研究联合射流控制技术的增升效果和机理.主控方程选为定常可压缩流动的质量加权平均N-S方程和S-A湍流模型,使用Fluent软件进行数值求解.计算结果表明,联合射流控制技术可以有效地减小翼型的零升迎角、提高翼型的最大升力系数和失速迎角.通过理论分析,揭示了联合射流控制技术的增升机理,即通过增加翼型上表面的流速从而增大绕翼型的环量,通过向边界层内注入能量从而延迟翼型大迎角下的流动分离.

机器人修形磨削工具坐标系的精确标定方法

王伟, 贠超, 孙坤, 王媛媛

2009, 35(6): 741-746.

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摘要:
针对目前机器人修形磨削系统中接触轮姿态标定精度低影响磨削精度的问题,提出了一种实验测量的工具坐标系标定方法,姿态标定精度达0.05°.首先总结了通用静态标定法的不足之处,提出了新标定方法的构思并且理论证明了该方法的正确性.介绍了实验系统的组成,并在机器人砂带磨削系统上做了磨削实验.采集了磨削处的实验数据,分析实验数据,获得接触轮的实际偏转角,把偏转角补偿到磨削路径的工具坐标系上,最后完成了工具坐标系补偿后的重复性实验,证明了该方法的可行性和准确性.

用于无人驾驶直升机的中继转发系统设计

常啸鸣, 张晓林, 鲍君海, 刘春辉

2009, 35(6): 747-752.

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摘要:
无人机是当今世界先进技术的热门载体,针对无人驾驶直升机的特点提出了应用于无人直升机上的中继转发系统的方案,论述了该系统的设计方案、总体结构、工作过程以及实现时遇到的技术难点、解决方案.所描述的中继转发系统与通常意义的中继转发系统最大区别在于所转发的频带宽,达百兆赫兹;该系统具备对远距离信号的转发能力,动态范围达100dB;该系统具备对弱信号检测能力,灵敏度可达-100dBm;采用了多通道窄带传输抗干扰技术,提高了系统的抗干扰性能.该系统搭载在无人驾驶直升机上进行了大量实际飞行试验,试验数据表明,该中继转发系统具有频带宽、灵敏度高与抗干扰能力强的优点,满足项目需求指标.

采用多重交点判别的传感器网络覆盖控制协议

张硕, 刘玉恒, 蒲菊华, 熊璋

2009, 35(6): 753-757.

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摘要:
在保证一定的覆盖质量前提下,延长传感器网络生存时间,提出一种以充分必要条件判断网络节点冗余性的分布式覆盖控制协议.该协议通过多重交点判别法则(MIER,Multi-Intersection Estimation Rule)对无线传感器网络进行分布式节点的动态休眠控制,从理论上证明了MIER法则是判断网络节点冗余性的充分必要条件,能保证目标区域不出现覆盖盲点同时使活跃节点数降至最低.实验表明,MIER法则比CCP法则有了很大改进,消除由于法则本身引起的盲点数目,能更好的运用于覆盖控制协议中,更为准确的判断节点是否应该工作或休眠,是判别节点是否冗余的充分必要条件;同时比Ottawa法则更加高效的减...

圆柱绕流尾迹中涡的特征分析

董双岭, 吴颂平

2009, 35(6): 758-761.

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摘要:
在低雷诺数圆柱绕流中,卡门涡街中涡的形状随着其向下游的发展是不断变化的,而且它也不是理想轴对称的.针对该问题,利用有限元法进行数值模拟,研究了由涡量等值线表示的涡的形状特征.由流场中几种等值线的对比可以得到,主要是涡量等值线与压力等值线之间的差异造成了涡的形状变化.利用广义的茹柯夫斯基变换描述涡相对于轴对称的变形状态.结果表明,描述涡的主要3个参数随半径的变化规律不同,即椭圆率的抛物形分布,偏心率的线性分布和弯度的近似常量的分布.在此基础上给出了3个参数各自对应的运动学量表达式,两者对比的结果还是比较相符的.

基于MIMO技术的无线局域网跨层协议设计

陈盛博, 陈巍, 刘序明

2009, 35(6): 762-765.

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摘要:
多输入多输出(MIMO,Multiple Input Multiple Output)技术可以通过实现空分复用有效地提高无线系统的性能.提出了一个对于站点(station)和无线接入点(AP,Access Point)都装配有多天线的无线局域网的介质访问控制层(MAC,Medium Access Control)协议.此协议利用跨层优化设计的方法解决了将MIMO技术用于WLAN(Wireless Local Area Network)中存在的一些问题.例如,如何在传统的802.11协议中加入训练用的导频序列,以及如何实现数据的并行传输等等.随后,提出一个三维离散马尔可夫模型来分析此协议性能,并...

几种导弹弹射动力系统内弹道性能比较

芮守祯, 邢玉明

2009, 35(6): 766-770.

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摘要:
介绍并比较了几种导弹弹射动力系统的特点,在一定假设的基础上对几种弹射动力系统进行了内弹道模型的设计、编制程序并针对某型导弹及内弹道指标进行计算,计算结果显示了在不同弹射动力下,发射筒内工质气体状态参数随时间变化的规律和导弹在发射筒内运动加速度、速度、位移随时间变化的规律.通过比较分析所得的内弹道性能曲线,得出燃气-蒸汽式弹射动力系统所需工质流量小,结构简单,压力及加速度变化平稳,温度适中,导弹速度及位移增加快,发射时间短,内弹道参数较理想,具有很大的优势和发展前景.为导弹弹射动力系统的设计和方案选择提供参考依据.

基于贝叶斯网的业务端编程方法

邢少敏, 周伯生, 陈天影

2009, 35(6): 771-774.

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摘要:
针对现有的业务端编程方法缺乏对于没有软件开发背景的最终用户的指导机制,提出了一种基于贝叶斯网的业务端编程方法.首先提出了一种基于贝叶斯网的最终用户编程基本框架,然后基于贝叶斯网结构学习方法和过程日志建立了用来支撑业务端编程的领域专家系统,在此基础上提出了以领域专家系统为核心的启发式业务端编程方法.该方法在编程过程中依赖领域专家系统对最终用户推荐业务活动,提供实时指导,帮助最终用户逐步完成应用系统的构造.最后对该方法的有效性进行了定性的评估和分析,结果表明,基于贝叶斯网的业务端编程方法可以在一定程度上提高最终用户编程的效率.

蜂窝夹芯板缺陷的ESSPI无损检测

栾旭, 梁军, 程靳, 王超

2009, 35(6): 775-778.

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摘要:
蜂窝夹芯板的缺陷严重地制约和影响了其在航空航天领域的应用.介绍了电子剪切散斑干涉技术的基本原理,并利用电子剪切散斑干涉技术,用热加载的方式对蜂窝夹芯板进行了无损检测,通过图像处理及对含缺陷材料的3点弯曲实验,验证了电子剪切散斑干涉技术的正确性和适用性.结果表明,蒙皮与蜂窝芯子的脱粘等缺陷是蜂窝夹芯板强度降低的主要原因,该无损检测技术可以快速地对蜂窝夹芯板的质量检测进行评估.

涡轮叶片尾缘复合通道隔板结构对流动的影响

丁水汀, 李果, 李莉, 王勇

2009, 35(6): 779-782.

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摘要:
涡轮叶片尾缘隔板结构的优化可以强化换热,其机理是破坏附面层的形成,并形成脉动效果.本试验通过流道中打入粒子,在激光片光源的照射下使用高速摄像头拍摄涡轮叶片尾缘带隔板的复合通道内的流动形式.主要试验了2种不同结构的隔板(矩形隔板与120°波形隔板)在射流孔全部打开和单个射流孔打开时的流动形式,以及波形隔板在不同条件下对流动形式的影响.结果表明:矩形隔板和波形隔板都对射流有所影响;波形隔板射流有其特有的震荡效果,在固定几何条件下,主要与进口雷诺数相关.