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2014年  第40卷  第2期

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论文
带静态参数的高超声速飞行器轨迹优化算法
张红文, 张科南, 陈万春
2014, 40(2): 141-147.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (1952KB) 808
摘要:
提出了一种求解带静态参数最优控制问题的间接算法，解决了带静态参数的高超声速飞行器轨迹优化问题.将最优控制中的静态参数分为3类：终端时间、边界点状态变量和设计变量.通过转换公式，可以将终端时间变为优化过程中的一个设计变量，终端时间可变问题转换为终端时间固定问题.边界点状态变量自由，可以根据极大值原理推导获得相应的协态边界条件.设计变量可以看作是导数为零的状态变量，从而获得新的状态方程和协态方程，以及初始和终端对应设计变量的协态值.经过变化，带静态参数的最优控制问题构成一个标准两点边值问题.最后以乘波体为研究对象，将气动外形参数作为优化静态参数，完成了外形/轨迹一体化优化设计，获得了满足全局最大航程要求的最优气动外形.
航空重载面齿轮三维裂纹分析与疲劳寿命预测
王延忠, 田志敏, 侯良威, 兰州
2014, 40(2): 148-153.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (3719KB) 569
摘要:
针对应用于航空重载传动的面齿轮寿命难以预测，分析其裂纹萌生和扩展过程以及相应的寿命.根据材料应变-寿命关系，利用MSC.Fatigue进行裂纹萌生仿真，分析不同负载扭矩、表面粗糙度、表面处理工艺下裂纹萌生寿命的变化规律；根据线性断裂力学理论，借助于Franc3D模拟裂纹扩展过程，直至满足断裂准则，由应力强度因子历程确定裂纹扩展寿命.最终获得面齿轮在不同表面粗糙度、表面处理工艺下的疲劳寿命曲线，实现面齿轮疲劳寿命的预测.
汽油机进气歧管流通性和均匀性数值模拟
姬芬竹, 谷可帅
2014, 40(2): 154-159.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (1963KB) 584
摘要:
进气歧管的流通性和均匀性对发动机性能产生重要影响.建立了某四缸汽油发动机的GT-power仿真模型，对进气歧管的气体流速进行了仿真计算；利用STAR-CD软件模拟计算了进气歧管不同进气角度时各支管内的气体压力和流速分布，分析了各支管的进气均匀性和充气系数.计算和分析结果表明，通过改变进气口方向和稳压腔容积等几何参数，可以提高进气歧管的气体流通性，改善进气歧管各支管内气体流动质量，使各支管内气体流量趋于均匀.计算结果为该进气歧管的改性设计提供了理论依据.
双立尾对战斗机隐身特性的数值模拟
岳奎志, 孙聪, 姬金祖
2014, 40(2): 160-165.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (3366KB) 586
摘要:
为了降低战斗机的雷达散射截面（RCS，Radar Cross Section）特性，研究了双立尾外倾对战斗机RCS特性的影响.对战斗机的三维数字样机进行网格划分，基于物理光学法数值模拟出双立尾向两侧对等偏转对三翼面战斗机的头向、侧向和尾向的RCS特性的影响，并对战斗机的缩比实体样机进行电磁测试，证明了方法的可行性和数值模拟的准确性.数值模拟结果表明，当双立尾从0°向外偏转10°时，三翼面战斗机侧向RCS值缩减至原来的 9.8%，而头向和尾向的RCS值变化幅度较小.
大型紧缩场边缘干涉误差检测及拼缝修正
周国锋, 李晓星, 栾京东, 程德级
2014, 40(2): 166-171.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (2027KB) 455
摘要:
为了避免由单块反射面边缘误差导致拼缝产生物理干涉并引起反射面受力变形，保证大型紧缩场最终的型面精度及电气性能，针对典型的紧缩场反射面形式，在评价单块反射面边缘轮廓度的基础上，建立统一的正交距离回归模型，用于计算单块反射面的标称尺寸、干涉误差以及边缘的修正量，并对整体拼缝干涉高风险区进行预估及修正.利用激光跟踪仪对某大型紧缩场单块反射面边缘进行了测量，应用上述方法分析并修正了干涉高风险区，保证该紧缩场的拼缝宽度满足（0.4±0.2）mm的设计指标.
石墨烯用于提高材料抗原子氧剥蚀性能
张雯, 易敏, 沈志刚, 张晓静
2014, 40(2): 172-176.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (2378KB) 530
摘要:
提出新型二维纳米材料石墨烯在航天器上的应用.首先采用超声空化法制备得到石墨烯，然后将其添加到环氧树脂中，采用共混法制成纳米复合材料.热失重分析显示材料的热稳定性能有所提高.在地面模拟设备中对环氧树脂和纳米复合材料进行了原子氧效应试验，并对试验前后材料的质量损失、表面形貌和表面成分等进行了分析，结果表明纳米复合材料相对于纯环氧树脂，其抗原子氧剥蚀性能有明显提高.
高超声速飞行器异步切换的鲁棒H∞控制
吴振东, 王青, 董朝阳
2014, 40(2): 177-182.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (1717KB) 519
摘要:
针对高超声速飞行器子系统与控制器异步切换问题，提出了一种鲁棒H∞控制策略.构造了依赖于控制器切换信号的Lyapunov函数，可以有效抵消由异步切换带来的控制器设计困难，结合平均驻留时间方法和Lyapunov函数方法，分析了系统的全局一致渐近稳定性和H∞性能指标，设计了异步切换的鲁棒H∞控制器.仿真结果表明，该方法实现高超声速飞行器在异步切换过程中对指令的精确跟踪，控制量在异步切换时刻无跳跃现象，同时对扰动具有较强的抑制作用.
基于边频相对能量和的柱塞泵磨损状态识别
何兆民, 王少萍
2014, 40(2): 183-187.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (1382KB) 421
摘要:
摩擦磨损是飞机柱塞泵典型的渐进性故障，因磨损量难以直接测量，通常采用振动信号进行间接测量.磨损引起的振动信号故障特征微弱，对磨损状态进行准确地识别比较困难.针对上述问题，提出了基于谐波分量边频相对能量和的磨损状态识别方法，该方法对壳体振动信号进行Hilbert包络解调消除高频周期干扰，得到清晰的谐波分量，在各谐波分量的特定边频区间内计算最大能量与平均能量的比值并求和，将该值作为新的特征量来表征柱塞泵的不同磨损状态，利用网格法对边频区间范围寻优.结果表明，边频相对能量和相比传统的特征频率能量对磨损状态的区分度更高，适于磨损状态识别.
基于流固耦合的充气翼内压对翼面变形影响分析
杨永强, 马云鹏, 武哲
2014, 40(2): 188-192.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (2184KB) 518
摘要:
基于ABAQUS-FLUENT软件开展柔性充气翼流固耦合分析，采用反距离加权平均法实现耦合界面气动压力分布传递，采用常体积转换法实现变形数据传递，分析获得了充气翼翼面刚度和屈曲特性与翼面内外压差的关系；建立了充气翼模拟加载试验系统验证了分析方法的可行性.结果表明，流固耦合方法用于充气翼变形分析是可行的，分析结果与模拟试验结果能够较好地吻合.
非均匀螺距的双绞线串扰统计特性分析
包贵浩, 苏东林, 戴飞, 高万峰
2014, 40(2): 193-197.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (2921KB) 746
摘要:
双绞线的螺距误差会直接影响其抗干扰水平，螺距误差的随机性会造成双绞线串扰预测的不确定性.通过双绞线制作原理的分析，利用制作参数可以较准确得到任意双绞线螺距误差的概率密度.采取等弧度离散法和广义多端口网络的概念，快速建立非均匀螺距双绞线的频域串扰模型，得到感性耦合和螺距误差的关系.基于螺距误差的概率密度函数，可以有效分析任意双绞线串扰的统计特性.仿真结果表明双绞线制作参数转轴角速度的均值和方差是影响双绞线感性耦合大小的关键因素，在双绞线制作过程中必须予以考虑，以保证双绞线的抗干扰能力.
基于数字样机的飞机研制项目监控技术
陈畅宇, 于勇, 赵罡
2014, 40(2): 198-203.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (2230KB) 487
摘要:
由于周期漫长、数据繁杂、并发事件多等特点，飞机研制项目需要高效的管理支撑环境.针对这种需求，提出了一种基于数字样机的项目监控方法.该方法首先在项目管理与产品数据管理集成模型的基础上创建一种面向项目监控的数字样机.通过将样机模型与任务信息进行绑定，实现多视图的项目监控环境.在进行样机模型可视化时，采用双层载入策略以降低系统显示负载.该方法以对数字样机的可视化与交互为基础，向项目管理人员提供一种支持多层面信息展示的项目监控界面，丰富了项目管理用户与企业信息间的交互方式.
锥头圆柱体高速入水空泡数值模拟
马庆鹏, 魏英杰, 王聪, 曹伟
2014, 40(2): 204-209.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (2320KB) 544
摘要:
采用流体体积法（VOF，Volume of Fluid）多相流模型，引入动网格技术，对锥头圆柱体垂直自由高速入水问题开展了数值模拟研究，分析了航行体入水后速度及入水空泡形态的发展规律，并与文献基于能量守恒定律的理论结果进行比较，两者吻合较好.研究结果表明，高速入水初期，结构受到极高的冲击载荷，导致速度迅速衰减；随着入水深度的增加，空泡不断拉长并向径向扩张，空泡内空化现象明显，空泡内混合相对空泡壁及空泡分离点附近压力分布影响显著.对于不同速度入水的研究结果表明，入水速度越高，航行体头部压力峰值越大，相同时刻入水空泡最大直径也越大.
考虑管路的飞机液压刹车系统压力振荡分析
黄澄, 焦宗夏, 尚耀星
2014, 40(2): 210-215.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (3452KB) 491
摘要:
飞机液压刹车系统通常采用压力伺服阀控制刹车压力，由于布局限制，压力伺服阀和刹车作动器之间往往存在较长的液压管路.管路会给系统引入欠阻尼的频率特性，而且该特性会与压力伺服阀固有的局部压力闭环结构相耦合，使得压力伺服阀的输出压力容易出现振荡、失稳现象.因此通过在飞机液压刹车系统建模中考虑管路模型，在频域上分析了压力伺服阀与管路、容腔耦合的现象和原因，具体给出了管路参数和油液参数变化对压力闭环的影响，并通过时域仿真进一步验证了频域分析的结论.同时分析了匹配设计管路、增加系统阻尼和降低系统增益3种避免压力闭环控制振荡失稳的方法.为飞机液压刹车系统的设计与优化提供了理论参考依据.
物质热力学函数温度系数的通用计算方法
刘洌, 梁国柱
2014, 40(2): 216-221.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (1471KB) 424
摘要:
物质热力函数（摩尔定压热容、熵、焓）是用于火箭发动机热力特性分析的常用函数.根据热力学关系，上述3种热力函数可表示为以温度为自变量，且含相同7个温度系数的多项式.由于精确分析物质热力特性的需要，需要各温度下更新更精确的数据值.将热力函数按温度高低分为不同区间，在保证各温度连接点函数值相等的情况下，采用最小二乘法的数学方法，通过编程计算，重新确定了135种火箭发动机常用物质的温度系数，得到300~ 5 000 K 内这些物质的函数计算值.进一步，对氮原子、液体铅、固体硅等相对误差较大的26种物质的摩尔定压热容利用最小二乘法再次进行了修正，使其精确度平均提高了100倍.所得到的热力函数计算值与标准值比较，误差小，精度高，使用方便，具有广泛的应用价值.
结构模糊非概率混合可靠性分析方法
许孟辉, 邱志平
2014, 40(2): 222-228.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (1444KB) 477
摘要:
针对模糊非概率混合不确定性下结构可靠性分析问题，基于模糊数学分解原理将混合可靠性分析模型转化为[0，1]内连续分布隶属度水平下的非概率可靠性分析模型；针对非概率可靠度计算复杂性，基于逐维策略将结构功能函数最值的计算转化为最值点向量的逐维计算，提出一种确定结构功能函数界限的算法；通过在[0，1]内遍历隶属度值确定结构可靠度的隶属度函数实现结构可靠度模糊性的定量化.算例表明该方法的合理性，计算精度高和计算量小的特点为复杂工程结构可靠度分析及优化设计提供了可行途径.
目标威胁规避约束下战斗机引导控制优化方法
于雷, 付昭旺, 李战武, 李飞
2014, 40(2): 229-234.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (1551KB) 482
摘要:
基于最优控制理论对威胁规避约束下战斗机引导控制方法进行研究.以空战态势参数为状态建立战斗机引导模型，以引导的快速性和经济性为性能指标，将战斗机引导问题建模为具有非线性状态约束和路径约束的最优控制问题，以武器攻击包线来描述目标火力威胁，并将威胁规避约束转化为引导过程的空战态势约束问题，为保证引导算法的实时性和有效性，引入滚动时域控制策略进行在线优化，并采用高斯伪谱法进行数值求解，基于典型作战场景进行仿真，结果表明所提出的引导控制方法能在保证引导安全性的前提下实现战斗机的最优引导.
BP-AdaBoost模型在光纤陀螺零偏温度补偿中的应用
刘元元, 杨功流, 李思宜
2014, 40(2): 235-239.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (3413KB) 520
摘要:
针对光纤陀螺零偏漂移随温度呈复杂的非线性变化，建立了BP-AdaBoost（Back Propagation neural network，Adaptive Boosting）模型对零偏进行补偿，改善了光纤陀螺的零偏稳定性能.同时，研究了模型参数对预测精度的影响，给出了BP神经网络隐含层神经元个数的选择以及AdaBoost模型迭代次数的确定方法.运用AdaBoost算法提升单个BP神经网络的预测能力，提高了集成模型整体的预测精度.对采集的光纤陀螺输出实测数据进行了事后仿真，结果表明，BP-AdaBoost模型相比传统的线性回归模型、混合线性回归模型、单个BP神经网络模型的补偿效果更显著，验证了该模型的有效性，具有重大的工程应用参考价值.
飞航导弹编队队形变换控制器设计
杜阳, 吴森堂
2014, 40(2): 240-245.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (2440KB) 515
摘要:
为满足飞航导弹编队协同作战中队形变换的需求，针对密集编队在队形变换时的碰撞冲突问题，考虑其低空突防背景与机动能力的限制条件，设计了基于局部模型预测控制的主动防碰撞队形保持控制器，并应用于编队队形的变换控制，提出了队形的状态转移变换方法，通过与直接变换方法的对比仿真，验证了其可行性和有效性.
微小型无人直升机避障最优轨迹规划
孟少华, 向锦武, 罗漳平, 任毅如
2014, 40(2): 246-251.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (1661KB) 671
摘要:
针对无人直升机在低空复杂环境下避障飞行问题，提出了一种基于非线性最优控制理论的求解策略.以避障机动飞行时间为优化目标，无人直升机六自由度非线性动力学方程为等式约束，直升机飞行性能限制以及三维空间中障碍物限制等因素为不等式约束，建立了避障机动飞行的最优控制模型.然后利用高斯伪谱法（GPM，Gauss Pseudospectral Method）将轨迹规划问题转化为非线性规划（NLP，Non-Linear Programming）问题，并采用序列二次规划算法进行求解.在此基础上研究了障碍物尺寸对最优轨迹的影响.计算结果表明，该方法能够以较高的精度生成真实可行的避障飞行轨迹，最优机动动作取决于障碍物纵横向尺寸比.
动态环境中的无人机路径规划方法
刘洋, 章卫国, 李广文, 史静平
2014, 40(2): 252-256.
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摘要:
为了解决动态环境中的路径规划问题，提出了一种引入时间轴的方法.在构型空间的基础上引入时间轴，将构型空间扩展为构型-时间空间，在构型-时间空间中可以表示动态障碍物所有时刻的位置.在路径生成阶段，提出了一种改进的蚁群算法，将方向信息作为启发信息引入蚁群算法中，使蚂蚁在初始搜索路径时更有针对性.仿真结果表明：构型-时间空间可以解决动态环境的表示问题，改进蚁群算法可以更快地收敛到全局最优解.
基于DDMR辅助的GNSS-R载波相位差测高方法
王艺燃, 洪学宝, 张波, 张彦仲
2014, 40(2): 257-261.
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摘要:
提出了一种基于时延-多普勒映射接收机（DDMR，Delay-Doppler Map Receiver）辅助的载波相位差提取方法，给出了系统结构及信号处理方法.该方法将DDMR中所观测到的码相位差作为直射信号与反射信号的码相位延时量，将完成跟踪的直射信号扩频码进行对应的延时用于完成对反射信号的开环码跟踪.该方法省去了码相位延时搜索的过程，且可以准确地对反射信号扩频码进行同步.为了验证系统的可行性及实际性能，进行了针对水面高度测量的岸基试验并给出了试验结果.岸基试验证明采用该方法的GNSS-R（Global Navigation Satellite System Reflection）接收机可以稳定地对反射信号进行跟踪并提取直射与反射信号的载波相位差，测高精度约为2.5 cm，经过0.5 s的数据平均后精度可达0.6 cm.
基于代数模型的飞控计算机可靠性分析方法
张竞凯, 章卫国, 刘小雄, 王晓光
2014, 40(2): 262-267.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (2082KB) 415
摘要:
针对现有大型客机飞行控制计算机的体系结构，运用动态故障树分析方法对系统进行可靠性分析.通过引入时间算子，为系统所包含的温贮备门事件建立了可靠性代数模型，并且在借助逻辑符号系统得到的结构函数基础上，推演出非相似余度温贮备可靠性分析的量化表达形式.这种代数模型方法可以适用于包含任何寿命分布类型部件的系统.通过对一个典型的电传飞控计算机系统进行研究，将其和经典Markov方法比较，体现出该种方法在工程中的有效性和便捷性.
基于滑模控制的车车协同主动避撞算法
王庞伟, 余贵珍, 王云鹏, 王迪
2014, 40(2): 268-273.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (1880KB) 590
摘要:
传统的汽车主动避撞算法主要基于后车制动实现，但实际应用中会因为车距过近时仍无法避免追尾事故，以及由于紧急制动而造成驾驶员、乘客感到不适.需要从汽车行驶舒适性出发，利用车车通讯获取前车信息计算理想车间距，建立滑模控制方程计算出后车期望加速度，通过分配前后车加速度来完成协同主动避撞，由此保证了汽车行驶舒适性和安全性，弥补了传统算法的不足，并通过CarSim和Matlab/Simulink联合仿真验证了算法的可行性.
基于距离信息修正的自由段弹道预测法
刘永兰, 贺正洪, 李振兴, 杨皓云
2014, 40(2): 274-279.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (3738KB) 535
摘要:
雷达具有测距精度比测角精度高的特点，充分利用这种测量的不对称性，提出一种基于距离信息修正的自由段弹道预测法.该方法是在雷达观测的弹道导弹自由段运动数据的基础上，采用滑动窗口中点平滑法处理观测数据，再次利用距离信息对轨道根数进行动态微分修正，提高观测数据的利用率和弹道预测的精度.仿真试验表明，该方法明显优于基本椭圆弹道法，大大提高了弹道预测的精度.
飞机侧壁部件装配调姿机构的设计与分析
马政伟, 李卫东, 万敏, 高红
2014, 40(2): 280-284.
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (1659KB) 585
摘要:
分析了等曲率和变曲率2类飞机侧壁部件的几何特点以及对柔性装配调姿的功能需求，设计了一种新型的面向大型飞机侧壁部件数字化装配的柔性工装机构；该机构基于精密三坐标定位器对侧壁部件进行装配调姿，可等效为6自由度并联机构，通过4条支撑臂对侧壁部件进行夹持；定位器呈前后2排、前低后高布局，能够实现对侧壁部件空间6自由度位姿调整；对工装机构进行了位姿反解，根据侧壁部件的初始位姿和目标位姿反向求解出各支撑臂的关节变量，并利用计算机仿真模型进行了验证，证明了反解算法的正确性，为侧壁部件调姿运动的精确控制奠定了基础.
常见问答

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