北京航空航天大学学报

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王宏力, 陈聪, 崔祥祥, 姜伟

2013, 39(2): 143-147.

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摘要:
针对当前适用于弹道导弹的导航星选取方法较少,研究了一种根据标准弹道均匀化选取导航星的方法.通过分析导弹飞行弹道及飞行参数的影响,在构建"伪天球"坐标系的基础上,确定了导航星的选取区域,简化了因射向变化、坐标越界等造成计算和搜索比较复杂的问题;基于天球上的基准点及提出的"距离-星等"加权法,均匀化地筛选导航星,并按照k-vector索引方式构建适用性较好的弹载导航星表,可以有效地提高星图识别算法的效率.仿真结果表明,该方法简单易行,选取的导航星数量少,分布均匀性好,在不降低星图识别成功率的基础上,能够有效地减少识别时间.

航空发动机转子系统建模方法和振动特性分析

张力, 洪杰, 马艳红

2013, 39(2): 148-153,163.

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摘要:
针对现代航空涡扇发动机转子系统的结构和力学特征,运用有限元法对其低压转子进行了有限元建模方法和动力特性研究.分别采用二维梁单元和三维实体单元建立转子系统的有限元模型,对其动力特性计算结果进行比较分析,在此基础上,提出了等效圆盘法进行有限元建模的等效原则.等效圆盘法将转子系统的叶片等效为刚性圆环,既能保留转子系统的结构和力学特征,又能有效地控制模型规模,将周期问题转化为轴对称问题,便于有限元程序的求解计算.计算结果表明,该方法是一种适用工程实际的有限元建模方法.

结构受损飞机动力学模型与飞行控制方法

钟友武, 倪少波, 杨凌宇, 申功璋

2013, 39(2): 154-158.

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摘要:
为实现对结构部分受损飞机的安全控制,建立了其动力学模型,通过分析将结构受损飞机的旋转运动分解为正常飞机旋转运动和由于受损引起的扰动运动,将结构受损飞机的控制转化为对扰动等不确定性因素的抑制问题.提出了一种基于扩张状态观测器的轨迹线性化控制方法进行飞行控制律设计,使系统具有较强的鲁棒性.仿真结果表明:当飞机右侧机翼缺损15%半翼展长时,控制系统能实现结构受损飞机的解耦控制,角速度响应能较好地跟踪指令,有效抑制了结构受损带来的不确定性和扰动.

时域有限差分法连接边界电磁泄漏

姬金祖, 黄大庆, 黄沛霖, 鲁振毅

2013, 39(2): 159-163.

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摘要:
用时域有限差分法计算目标的雷达散射截面时,一般用连接边界来引入平面入射波.理想情况下,当总场区没有散射目标时,该区域仅有入射波,散射场区电磁波为0.但在实际计算过程中,散射场区的电磁波一般不会严格等于0,这是因为在连接边界引入入射波时产生了电磁泄漏.一维情形下,用散射场区电场的平方和来衡量电磁泄漏程度.二维情形下,用等效原理将散射场区的电磁场进行远场外推,得到雷达散射截面,以此衡量电磁泄漏的大小.研究表明:时间步长、入射角度都能影响电磁泄漏大小.为使电磁泄漏较小,时间步长应接近于稳定性要求的最小步长,入射方向应避免垂直于计算区域边界.

机载离心式制冷压缩机设计及特性分析

高峰, 张兴娟, 袁修干

2013, 39(2): 164-167.

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摘要:
开发制冷量等级为50 kW的超级小型化离心式制冷压缩机是发展新一代战斗机蒸发循环系统的关键技术.由于小流量特点,工业中使用的大型离心式制冷压缩机设计经验不能完全适用于小型离心式制冷压缩机设计及工作特性的预测.基于试验,提出相关设计方案,通过建立小流量离心式压缩机效率、压比等的特性计算方程,对所设计的压缩机进行性能预测,经试验数据验证,计算结果与试验数据较为接近.该研究结果可为国内发展机载蒸发循环用离心式制冷压缩机提供技术支持.

基于缩放实验的Whipple结构撞击特性

张晓天, 贾光辉

2013, 39(2): 168-172,177.

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摘要:
针对航天器空间碎片防护问题,基于缩放实验方法,开展了7 km/s以上超高速碰撞仿真研究.建立了单板和Whipple防护结构的仿真模型,并对铝-铝撞击问题和镉-镉撞击问题进行了多工况仿真.通过实验结果与数值仿真的对比,表明了数值仿真技术的正确性,并从仿真角度验证了缩放实验方法的有效性.对缩放实验方法的适用性进行了仿真验证,结果表明该方法对弹丸形状适用性较好,对3～4 km/s以上撞击速度的适用性较好,但对Whipple防护结构后板存在一定误差.分析了Whipple结构后板的失效模式,提出了失效模式的不连续性导致了缩放实验方法的误差.最后通过数值仿真计算了Whipple结构7 km/s以上弹道极限...

加速度计贮存稳定期分析

许丹, 廖寻, 陈云霞, 康锐

2013, 39(2): 173-177.

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摘要:
在石英挠性加速度计有限元仿真分析的基础上,得到了加速度计标度因数稳定性随温度及时间的变化数据,采用乘积型最小二乘曲面拟合方法对标度因数稳定性、时间、温度数据进行拟合,建立了标度因数稳定性的加速退化近似模型;考虑不同产品间的分散差异和试验测试误差,对加速退化近似模型进行随机化处理,基于一阶泰勒展开计算方差的方法,给出含置信度的加速退化近似模型;结合加速度计贮存条件,进行基于模型的贮存稳定期分析,得到贮存条件下给定稳定性判据时的加速度计稳定期;同时,也可以给出加速度计稳定性评价结果,判断某贮存条件下贮存一段时间后的稳定性是否能够满足要求.

基于模型诊断技术的神经网络实现方法

马纪明, 万蔚, 王法岩

2013, 39(2): 178-183.

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摘要:
针对基于模型的故障诊断流程中故障检测和故障识别两个关键问题,提出了一种基于神经网络的实现方法.首先利用BP神经网络进行参数估计,并结合系统模型进行故障检测;然后采用ART2神经网络进行数据聚类,并基于聚类结果进行系统故障识别;最后,设计实现了基于BP/ART2神经网络的故障诊断系统.基于BP神经网络的参数估计方法可以准确地估计诊断对象在不同状态下的参数,为故障检测提供有效依据;基于ART2神经网络的数据聚类不仅可以识别对象的已知故障类型,还可以识别出未知故障,对先验信息较少的系统进行故障识别更具有效性.通过永磁直流电机故障诊断案例的应用,证明方法能具有一定的工程实用性.

基于混合粒子滤波的载波估计算法

张华, 张有光, 李国彦

2013, 39(2): 184-189.

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摘要:
针对粒子滤波载波估计算法的高复杂度、粒子退化及贫化问题,提出了一种基于混合粒子滤波的载波估计方法.该方法引入多阶马尔科夫模型,采用多个非零均值高斯分布的加权和来近似重要性函数的最佳选择,并根据最大后验概率准则规范粒子的迭代计算.仿真结果表明,在非高斯噪声环境下,低轨卫星通信TDMA/DEQPSK(Time Division Multiple Address/Differential Quadrature Phase Shift Keying)数据帧非合作接收载波估计时,与基于经典粒子滤波的载波估计算法相比,提高了粒子"效率",在误码性能相当的情况下,有效降低了计算复杂度.

基于应变不变量失效理论的复合材料损伤模拟

李星, 关志东, 刘璐, 黎增山

2013, 39(2): 190-195.

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摘要:
应变不变量失效理论基于物理失效模式判断纤维和基体的损伤,适于研究纤维与基体的细观相互作用及固化残余应力的影响.介绍了应变不变量失效理论的物理背景,建立了正方形、六边形和钻石型细观代表体积单元模型,给出了宏观应变到细观应变的转换方法,提出了相应的失效模式和损伤演化准则.基于应变不变量失效理论求得了CCF300/5228材料体系的机械应变放大系数和热应变放大系数,对CCF300/5228复合材料开孔层合板的拉伸破坏过程进行了模拟,分析了纤维和基体的失效过程.计算与试验结果取得了较好的一致性,证明了该理论的适用性.

利用CFD技术计算飞行器动导数

叶川, 马东立

2013, 39(2): 196-200,219.

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摘要:
利用非定常流场数值计算方法模拟飞行器强迫俯仰振荡仅能得到俯仰力矩系数对迎角变化率和俯仰角速度的动导数之和,而动稳定性分析需要单独的动导数数值.为解决这个问题,利用滑移网格模拟强迫振荡运动,得到俯仰力矩系数对迎角变化率和俯仰角速度的动导数之和.利用旋转参考坐标系模拟定常拉升,得到俯仰力矩系数对俯仰角速度的动导数.利用旋转参考坐标系模拟匀速滚转,得到滚转力矩系数对滚转角速度的动导数.对有翼导弹和水上飞机进行了纵向和横向动导数的计算.计算结果与试验数据、文献数据以及其他方法得到的结果具有较好的一致性,表明提出的方法可用于复杂外形飞行器动导数计算.

带VSCMGs的航天器姿态稳定及功率补偿控制

田林, 徐世杰

2013, 39(2): 201-205.

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摘要:
基于变速控制力矩陀螺群动力学模型建立其复合控制方程和分系统解耦约束方程,用矩阵投影方法同步设计得到航天器姿态与能量一体控制复合操纵律,利用Lyapunov方法分析了转子轴向惯量误差对姿态控制分系统的影响.根据飞轮转子轴向惯量与功率输出之间的误差关系设计出功率控制补偿器.复合操纵律中的力矩和功率两解形式相同,约束方程使得姿态与能量控制两分系统解耦,便于进行考虑执行机构特性的闭环控制系统性能分析.考虑飞轮转子轴向惯量误差时,姿态控制分系统的输出耗散特性使其能够保持稳定,而功率控制分系统输出误差与转子轴向惯量误差成比例关系,经过补偿后功率输出能满足控制要求.

一种敏感电路式露点测量方法

聂晶, 孟晓风, 汪烁, 郑睿

2013, 39(2): 206-209.

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摘要:
针对大气湿度测量问题,提出一种基于敏感电路的露点测量方法.把考比兹电路中的石英晶体作为湿敏元件,用半导体制冷器对其进行制冷直到有结露产生时使得石英晶体处于液相环境中,整个考比兹电路将停止振动,利用考比兹电路这一敏感特性对露点进行识别,可以得到相应的露点温度.通过理论数据与实验数据对比分析,露点温度的最大误差为1.59℃,此方法可以从定性的角度作为一种湿度快速识别方法,并具有测量方法简单、灵敏度高、可靠性好和成本低等优点.

民用飞机系列商载航程匹配设计

蒙文巩, 马东立, 崔飞

2013, 39(2): 210-214.

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摘要:
民用飞机产品开发的模式已从"单型飞机"的概念向"飞机系列"概念转化.根据模块化和通用性的策略,发展了飞机系列化设计方法,给出了飞机系列主要参数的设计原则和飞机系列经济性的描述方法,建立了飞机系列商载航程匹配设计模型.分析了商载和航程的匹配关系对飞机系列经济性的影响,利用Pareto多目标遗传算法,完成了某一民用飞机系列商载和航程的匹配设计,对不同设计方案的参数进行了比较分析,取得了较好的设计结果.

考虑作动器速率饱和的人机闭环系统稳定域

曹启蒙, 李颖晖, 徐浩军

2013, 39(2): 215-219.

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摘要:
针对作动器速率饱和引起的Ⅱ型驾驶员诱发振荡(PIO,Pilot Induced Oscillations)严重威胁先进战机飞行安全的问题,研究了计及作动器速率饱和的人机闭环系统稳定域.建立了考虑作动器速率饱和的人机闭环系统非线性模型,引入增广状态变量以及饱和度函数处理速率饱和环节,应用椭球体不变集估计人机闭环系统的稳定域,得到了稳定域估计的一般算法.通过时域仿真研究了所估计的稳定域的保守性,研究了驾驶员操纵增益以及作动器速率饱和值对稳定域的影响.结果表明:稳定域法物理意义清晰、结果直观,可用于人机闭环系统稳定性的评估.研究结果可为先进战机飞行控制系统的设计提供理论依据.

三角板角反射器在RCS定标测试中的应用

欧乃铭, 白明, 梁彬, 苗俊刚

2013, 39(2): 220-224.

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摘要:
对三角板角反射器的散射特性进行分析,提出了其在单站及收发分离单站RCS(Radar Cross Section)定标测试中的应用方案.三角板角反射器后向散射方向图的主瓣部分很宽且很平缓,并具有较强的方位稳定性,适用于较大RCS目标的单站定标测试.但在收发分离的单站RCS定标测试系统中,发射馈源与接收馈源间存在一个小双站角,这会使得三角板角反射器散射方向图的主瓣部分急剧下降,并呈现较强的纹波,从而无法利用其进行精确定标.而其散射方向图的某一旁瓣部分,在存在小双站角时的变化不大,且同样具有较强的方位稳定性,故可利用旁瓣峰值作为收发分离单站RCS测试中的定标参考点.

数字电视大范围载波频偏快速捕获算法

张帅, 张晓林

2013, 39(2): 225-229.

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摘要:
根据中国数字电视地面传输标准帧结构特点,提出了一种大范围频率偏差捕获方法.该算法利用PN(Pseudo Noise)序列移位相加后仍为PN序列这一特征,通过帧头PN序列与本地PN序列的差分互相关得到待求的频偏值,然后利用BLUE(Best Linear Unbiased Estimator)方法,在不损失频偏精度的前提下扩大频偏估计范围.该算法能在帧同步前快速捕获大范围频偏,为可靠实现帧同步以及频偏跟踪过程提供了必要条件.仿真结果表明,相对于传统的差分互相关算法,该算法能在一个帧头时间内快速锁定频偏,频偏估计范围扩大了H倍且频偏精度不变.

基于相似理论的月球车月面牵引性能预测

李萌, 高峰, 孙鹏, 崔莹

2013, 39(2): 230-234.

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摘要:
引入相似理论对月球车的轮土交互系统进行研究,建立了月壤-车轮交互系统的地面力学相似模型,针对原位月壤内聚力较小的特点,提出了一种无需改变车轮尺寸、以模拟月壤为土壤介质的模型试验方法,对月面重力环境下月球车轮的牵引性能进行预测.利用室内土槽试验和颗粒流仿真相结合的方法对该模型试验方法的有效性进行验证,验证结果与模型试验的理论分析结果较为接近,表明该法具有较好的可行性和有效性,可考虑用于预测月球车的月面牵引性能.

电子照射对硅漂移探测器性能的影响

张斌全, 韦飞, 冷双, 王世金

2013, 39(2): 235-238.

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摘要:
由于高能电子辐射的长期照射,新一代太阳X射线探测器硅漂移传感器的探测性能可能发生变化.通过用电子放射源模拟空间电子对硅漂移探测器进行辐射照射试验,以测试电子照射对传感器能量分辨率、效率、信号幅度等性能的影响.试验结果表明,长期的电子照射造成硅漂移探测器面损伤和体损伤,使其漏电流增大,信号幅度减小,能量分辨率也受到照射的影响,而探测效率未发生变化.

基于改进CO-RS的平流层飞艇总体设计与优化

梁浩全, 祝明, 姜光泰, 武哲

2013, 39(2): 239-243.

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为改进响应面协同优化(CO-RS,Collaborative Optimization based on Response Surface)方法的工程实用性,提出改进的CO-RS方法.在响应面建立中应用广义乘子法和信赖域法,取消响应面更新对梯度的依赖性.针对平流层飞艇的总体设计与优化问题,基于改进的CO-RS框架,进行了系统任务分析和学科耦合分析.对气动与推进子系统、结构子系统和能源子系统进行了学科分析,以最小化平流层飞艇的质量为目标,建立基于改进CO-RS框架的多学科设计优化(MDO,Multidisciplinary Design Optimization)模型和相应的学科分析模型.利用i...

资源约束下的反导任务迭代收敛特性

董涛, 刘付显, 李响, 张辉

2013, 39(2): 244-247.

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摘要:
为提高反导任务执行效率,研究反导任务的总量模型和迭代收敛规律,利用任务转移矩阵定量描述反导任务之间的联系与作用强度.引入任务量完工比例参数表征协同反导特点,建立任务总量模型,揭示反导任务迭代收敛规律,深入探究影响收敛的主要因素.基于资源约束和时间优化的视角,确定任务关键度,规划任务优先级,优化资源配置,调控反导任务迭代收敛速度.结合实例验证了任务总量模型和迭代收敛规律是合理可行的,为计算和优化反导任务提供了理论依据和具体对策.

平面编织混杂铺层层板穿透挖补修理参数分析

刘遂, 关志东, 郭霞, 席国芬

2013, 39(2): 248-253,263.

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摘要:
基于ABAQUS软件平台建立穿透挖补修理后混杂铺层层板有限元模型,对修理后层板的拉伸强度和破坏模式进行预测.为验证模型的有效性,对无损伤板和修理后层板进行了试验研究,模型计算结果和试验吻合良好.使用计算模型对修理后结构进行参数研究,比较不同挖补斜度、胶层韧性、胶层厚度、损伤尺寸及附加修理层等设计参数对修理后结构拉伸强度的影响,得到的结果可以为含穿透损伤混杂铺层层板修理设计提供理论指导.

水滴撞击特性的动态图像测量方法

刘丹阳, 韩雅慧, 王超, 杨春信

2013, 39(2): 254-258.

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摘要:
用石膏脱模的方法制作圆柱实验件.实验采集圆柱试件表面不同位置染色过程的动态视频数据;依据圆柱驻点处色度值时序信号的增长曲线,将实验划分为欠饱和区、平衡区和过饱和区3个阶段;将平衡区RGB色度空间的色度值c与水滴撞击特性的局部水收集系数建立关联.结果表明:平衡区的比色分布符合局部水收集系数相对驻点处β/β_m分布;不同位置c值增长曲线具有相似性,缩比时间尺度1/t_b分布符合数值仿真欧拉法β/β_m分布的定义;实验结果与数值仿真结果对比误差率小于10%.

金属橡胶力学特性的热处理工艺影响

刘宝龙, 马艳红, 张大义, 洪杰

2013, 39(2): 259-263.

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摘要:
针对应用于高温工作环境的金属橡胶的热稳定性问题,结合其冷态成型工艺特征,提出通过去应力退火消除加工残余应力、稳定高温性能的金属橡胶热处理工艺,并以高温合金GH4169制备的金属橡胶为例,通过试验对比研究了热处理工艺对其力学性能的影响.结果表明,去应力退火工艺使金属橡胶构件的刚度提高1.5倍以上,但是对损耗因子几乎没有影响.经过退火处理的金属橡胶构件在高温工作环境下具有稳定的刚度和阻尼性能,并且刚度和阻尼的变化规律受安装约束条件影响.而未经热处理的金属橡胶构件在高温工作条件下将偏离几何尺寸及力学性能的初始设计值.因此,应用于高温环境的金属橡胶阻尼构件为了满足初始设计的力学性能并保持稳定,有必要进...

贮箱内低温推进剂汽化过程的CFD数值仿真

陈亮, 梁国柱, 邓新宇, 胡炜

2013, 39(2): 264-268.

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摘要:
为研究贮箱内低温推进剂相变对推进剂温度和贮箱压力的影响,对贮箱内的传热传质过程进行了仿真.仿真涉及的物理过程包括贮箱与外界环境的换热、推进剂的自然对流、推进剂与贮箱内壁面的换热以及低温推进剂的相变过程等.根据热力学平衡原理建立了低温推进剂相变模型,使用CFD(Computational Fluid Dynamic)方法对处于地面常压停放状态的液氢贮箱进行了450 s的仿真.研究表明随着贮箱壁面传热过程的稳定,推进剂的温度分布、流动状态以及相变情况会趋于稳定;通过仿真获得了推进剂单位时间的汽化量;影响相变的主要因素是贮箱壁面漏热以及推进剂自身的对流运动.

基于支持向量的迭代修正质心文本分类算法

王德庆, 张辉

2013, 39(2): 269-274.

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摘要:
针对质心分类算法容易产生归纳偏置或模型失配问题的不足,提出一种基于支持向量的迭代修正质心分类算法.该方法仅使用由支持向量机(SVMs,Support Vector Machines)选出的支持向量来构造质心向量,然后利用训练集误分样本来迭代修正初始质心向量.与其他分类算法相比,该算法取得较好的宏平均F₁和微平均F₁,在8个常用文本分类数据集上的实验验证了该算法的有效性,特别是在不均衡文本语料上.

飞行器航迹倾角的自适应动态面控制

郭一, 刘金琨

2013, 39(2): 275-279.

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摘要:
针对飞行器纵向模型具有参数不确定性和外界干扰的特点,提出一种飞行器航迹倾角的自适应动态面控制方法.动态面控制方法通过引入一阶低通滤波器避免了传统反演设计存在的"微分爆炸"现象,采用自适应律对模型未知参数进行在线估计,并利用非线性阻尼项克服外界干扰.通过Lyapunov方法证明得出闭环系统半全局一致稳定,跟踪误差可通过调节控制器参数达到任意小.仿真结果表明:该方法能在简化控制设计过程的同时保证航迹倾角跟踪上预定轨迹,控制系统具有较强的自适应能力且对外界干扰具有一定的鲁棒性.

银纳米结构的电化学制备及表面增强拉曼效应

孙杰, 许頔, 刁鹏, 殷鹏刚

2013, 39(2): 280-284.

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摘要:
利用电化学沉积的方法在氧化铟锡(ITO,Indium Tin Oxide)导电玻璃表面成功地制备出了形貌均一的银纳米结构.所制备银纳米结构的形貌和密度与前驱体AgNO₃的浓度、沉晶种电位、生长电位以及柠檬酸钠的加入均有着重要的关系,只有合理地设置这些参数才能制得形貌和密度均较为理想的银纳米粒子.此外以对巯基苯胺(p-ATP,p-aminothiophenol)为探针分子,在633 nm的激光激发下对银纳米结构进行了表面增强拉曼效应(SERS,Surface Enhanced Raman Scattering)的研究,结果表明其在SERS领域有着潜在的应用价值.