北京航空航天大学学报

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郭红杰, 梁国柱, 马彬, 张振鹏

2005, 31(04): 375-380.

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下载 (858KB) 902

摘要:
对液体火箭发动机各种点火技术优缺点进行了对比分析,探讨了各种点火技术方案应用于未来先进推进系统的多管多次点火系统的可行性,讨论了各种点火技术应用方案的结构形式.对爆震波点火技术进行了初步研究,建立了气氢气氧爆震波点火的简化理论分析模型,对其在实际液氢液氧发动机中应用的具体方案进行了分析.分析结果表明,爆震波点火技术可以由低压混合气体产生高温高压的爆震产物,爆震波以高马赫数速度传播,迅速到达各点火位置.爆震波点火技术具备良好的同步性能和简单的结构方案形式,适用于液体火箭发动机多管多次同步点火.

CMOS星敏感器图像驱动及实时星点定位算法

郝雪涛, 江洁, 张广军

2005, 31(04): 381-384.

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利用CMOS图像传感器技术的低功耗和开发简单等优点,设计了新型CMOS星敏感器的图像采集驱动电路.该电路设计以现场可编程门阵列(FPGA)为核心,配以静态存储器和并口通讯功能,实现了图像的采集、存储和输出.同时根据4连通域图像分割的原理,在FPGA内部设计了一个数字电路模块,以实现该星敏感器的实时星点定位功能.该模块由于采用了流水线结构,可以和图像采集同步完成星点质心定位算法,减少了向星敏感器数据处理单元中的精简指令集计算机(RISC)的数据传输量和RISC进行星图跟踪和识别的工作量,提高了星敏感器的总体工作性能.对比软件处理结果,对星敏感器的图像采集和质心算法硬件电路进行了验证.

中心进气复杂旋转盘压力特性的实验研究

张崇, 罗翔, 徐国强, 陶智

2005, 31(04): 385-388.

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摘要:
中心进气具有两个出口的旋转盘系统中静盘表面沿半径方向的静压分布由实验方法获得.针对转速、冷却气体流量以及叶片冷却孔的存在与否对腔内流动特性的影响进行了分析.结果表明:在本实验范围内,静盘表面静压沿半径方向先减小,后增大.静盘表面静压随着总流量的增加而增加,随转速增加而降低.当减少盘面出流孔的数量时,静盘表面静压将会增加.当冷却气体流量较大时,盘腔内不能形成明显的旋转核心.

进化策略在火箭发动机静态特性研究中的应用

胡伟, 张振鹏, 张黎辉

2005, 31(04): 389-392.

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摘要:
建立了全流量补燃循环发动机的静态特性的数学模型.描述静态特性的数学模型是由一组非线性方程组成的.采用基于进化策略的进化算法求解全流量补燃循环发动机的静态特性方程,将该模型的非线性方程组求解问题转化为求带有约束的极小值的优化问题,建立了进化策略计算模型.讨论了进化策略算法在进化计算过程中使用的变异算子、重组算子和选择算子的设计,以及对约束条件的处理方法.数值计算的结果表明,利用基于进化策略的算法可以在较大范围内进行全流量循环液体火箭发动机的静态特性研究.

轴向通流旋转盘腔内流动不稳定性研究

田淑青, 陶智, 丁水汀, 徐国强

2005, 31(04): 393-396.

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摘要:
为了研究旋转腔内流动不稳定性问题,采用旋转坐标系稳态方程,用数值模拟的方法分析了轴向通流旋转盘腔内的流动,得到了旋转系下哥氏力和离心浮升力分别对流动不稳定的作用,以及这两个力的非线性综合作用对流动不稳定的影响.结果表明:哥氏力是恢复力,不影响流动稳定性;离心浮升力是造成流动不稳定的主要因素,盘腔内的流动是离心力场下的Rayleigh-Benard对流和强迫对流的混合流,随着浮升力的增强流动由稳态发展为非稳态;哥氏力与离心浮升力的综合作用加剧了流动不稳定性,盘腔内r-θ面出现了明显的旋向相反的对涡.

Web服务组合处理系统的研究与实现

张煜, 葛声, 孙海龙, 马殿富

2005, 31(04): 397-401.

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摘要:
单个Web服务难以满足实际应用的需求,为了解决互联网应用的集成和协作问题,需要把独立的Web服务组合起来以实现复杂的业务逻辑功能.通过分析服务组合的处理机制,基于传统工作流技术,使用IBM的WSFL语言作为服务组合描述语言,设计并实现了一个面向Web服务组合语言的通用的Web服务组合处理系统.这是一个多层结构的系统,它由Web服务平台、服务组合处理引擎、JMX注册管理中心、远程管理控制台以及处理引擎配置工具五部分构成;它为WSFL语言所描述的服务组合流程提供了一个运行引擎,同时提供了一个基于JMX的管理控制台,通过它可以对正在运行的流程实例以及历史数据进行控制和管理.该系统为基于Web服务的应用集成和协作提供了一个统一的运行管理环境.

重叠网格技术中割补法的研究与改进

李亭鹤, 阎超, 李跃军

2005, 31(04): 402-406.

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摘要:
针对计算流体力学中重叠网格生成困难的问题,分析了重叠网格自动生成技术中割补法的主要特点和基本流程,指出其在洞映射单元属性的判断方法和洞边界外推过程中出现的"孤点"现象等方面的问题,提出了合理的改进方案,并将改进后的方法应用到自适应嵌入网格和DRAGON网格的生成中,最后编制出通用程序并给出了三维算例.实际应用表明,改进后的方法具有更稳定、自动化程度更高、适用范围更广的特点.

Neal-Smith时域PIO预测准则及应用

宁国栋, 方振平

2005, 31(04): 407-411.

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基于Neal-Smith频域准则,Neal-Smith时域准则(TDNS, Time Domain Neal-Smith criterion)是另一重要的固定翼飞机驾驶员诱发振荡(简称PIO)预测准则,其无需对人机系统的非线性进行任何假设和简化.以某机型为模型,采用TDNS,通过俯仰角闭环操纵误差信号与目标捕获时间之间的关系来同时预测I、II型驾驶员诱发振荡,同时分析了不同速率限制环节对预测结果的影响,基于误差信号的均方差及其二次偏导数,得到了TDNS准则一般计算方法及各个影响因素的关系.结果表明,TDNS准则的计算方法可行、直观、高效.

基于随机模糊参数的结构模糊可靠性分析模型

王磊, 刘文

2005, 31(04): 412-415.

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摘要:
结构模糊可靠性理论研究主要是建立仅考虑失效准则模糊性的结构模糊可靠性分析模型.在现有结构模糊可靠性分析理论研究的基础上,同时考虑工程中结构参数的随机性和区间模糊性,提出了模糊概率密度函数的概念,并推导相应的模糊概率密度函数公式,给出了反映随机参数区间模糊性的隶属函数的类型和选取方法.建立了同时考虑随机参数区间模糊性和失效准则模糊性的结构模糊可靠性分析模型.讨论了模糊可靠性分析模型与常规的随机可靠性分析模型的相容性.并给出算例进行验证,研究结果表明,采用该结构模糊可靠性分析方法更能全面地利用结构参数信息.

舱外航天服手套的工效问题

丁立, 杨锋, 杨春信, 袁修干

2005, 31(04): 416-420.

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为提高舱外航天服手套的工效,分析了影响其工效的主要因素:手指皮肤温度低于15.6℃会使工效明显下降,压力总是对手套工效有显著的影响,形状结构使手套工效存在±50%的差别,好的材料能改善手套关节点的特性.提出解决手套工效的关键在于处理好手套的形状和结构.从舱外航天服手套的设计、制作和增加辅助装置等几个方面探讨了提高工效的方法.并从力量、疲劳、灵活性、触觉、活动范围和舒适性六个方面介绍了评价手套工效的方法.

基于传感器的6-DOF并联机构运动学正解

裴葆青, 韩先国, 陈五一

2005, 31(04): 421-424.

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6-DOF (Degrees of Freedom)并联机构的位姿正解问题复杂而且多解.讨论了处理正解问题的各种不同方法,其中数值迭代法和使用附加传感器的两种方法可以直接找到正解.重点研究了使用附加传感器获取并联机构正解的方法及传感器的类型,并对采用直线位移传感器和旋转传感器及其配置方法进行了比较,不同的配置会影响到正解的计算精度与计算过程.讨论了采用直线位移传感器与旋转传感器联合求解时合理的传感器数量及相应的配置,并针对一种相对通用的配置方法,推导了获得位姿正解的计算过程. 根据计算分析,采用4个旋转传感器或者3个直线传感器,经过适当的配置,可以获得并联机构的正解.

一种求解函数全局优化问题的正交方向法

何麟书, 刘刚

2005, 31(04): 425-429.

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提出了一种求解函数全局优化问题的正交方向法.该方法通过前三轮大范围的正交设计寻找全局最优解的大体位置,然后通过若干轮小范围的正交设计进行最优解的精确逼近.每一轮正交设计中,探索设计空间的试验点依据正交表围绕一个中心点产生,设计变量的取值范围逐渐减小.而在每一轮正交设计后,采用一维搜索提高搜索精度.一维搜索的方向由每轮正交设计的中心点和最好(或最坏)点决定. 该算法计算量较小且易于编程.采用两个数学优化问题和一个火箭动力、水平发射的单级入轨飞行器的弹道优化问题对算法进行了测试.这些算例表明,当目标函数的极值数少于正交表提供的试验方案数时,正交方向法常常能以较小的计算量获得全局最优解.

模拟服役环境中航空导管连接件耐蚀性能研究

李松梅, 刘建华, 孙忠志, 蒋唯仓

2005, 31(04): 430-433.

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采用自制的航空导管连接件腐蚀试验系统,研究了航空镀镉45^#钢导管连接件在模拟服役环境中的气密性、油压气密性以及应力腐蚀、表面腐蚀等性能.对该导管连接件在高温盐水溶液6%NaCl(90±5)℃浸泡与空气烘烤(60±5)℃循环200次条件下的表面腐蚀及应力腐蚀行为进行了评价;探讨了在模拟服役环境中,45^#钢发生腐蚀的机理.10^＃航空油不对镀镉45^＃钢造成腐蚀.镀镉45^#钢导管连接件在模拟服役环境中只是表面镀镉层发生腐蚀破坏,基体45^#钢只发生轻微腐蚀,表明45^＃钢导管连接件表面的镀镉磷化层可作为阳极性镀层而对基体金属进行保护.在最小屈服强度0.85的弯曲应力水平作用下,无应力腐蚀倾向.导管材料铝合金LF2-M与连接件45^#钢在6％NaCl水溶液中只有很小的电偶腐蚀电流,平均电偶电流密度为0.185μA/cm²,证明该类导管及导管连接件能安全地进行偶接.

柔性自适应桁架及其振动最优控制实验

赵国伟, 黄海, 夏人伟

2005, 31(04): 434-438.

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基于dSPACE系统和所研制的锆钛酸铅(PZT)压电作动器,建立了第一阶频率低达5Hz的三棱柱自适应桁架实验平台,通过有限元建模和实验参数修正,利用异位加速度反馈信号进行了线性二次型Gauss(LQG)最优反馈控制实验和仿真.结果表明:对比无控状态,采用最优控制只需很小控制电压,可使桁架在低阶典型频率激励下的振幅降低90%以上;而当桁架受扰动后,振动衰减时间减少超过80%;验证了实验平台配置的合理性和所研制的PZT压电作动器、控制模型的有效性;控制数值仿真与实验在加控前后振幅抑制程度相同,控制仿真与实验中振幅衰减过程的差别通过激振过程仿真与实验的对比得到了阐明.

Web服务事务处理系统的研究与实现

尹瑞, 葛声, 马殿富

2005, 31(04): 439-442.

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Web服务具有良好的互操作性,能有效地支持软件的集成.在集成和交互过程中,Web服务需要事务的支持获得一致和可靠的结果.通过分析Web服务事务处理的基本原理、运行过程和机制,设计和实现了一个Web服务事务处理系统.该系统包括客户端、协调器、参与者和监控管理工具四部分,其中客户端创建、提交或者取消Web服务事务,协调器是管理和控制事务运行的协调中心,参与者是参与事务的Web服务,监控管理工具是提供给管理员的可视化工具.在协调器和参与者的交互过程中使用两阶段提交协议保证事务的原子性和一致性.该系统在处理过程中具有一定的实用性和灵活性,并能满足跨企业商业事务的需求.

强实时条件下光纤通道仲裁环带宽分配方法

林强, 熊华钢, 张其善

2005, 31(04): 443-446.

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摘要:
光纤通道是一个为适应高性能信息传输要求而提出的计算机通讯协议,仲裁环是光纤通道的基本拓扑结构之一.为解决网络消息集实时发送的问题,研究了光纤通道仲裁环拓扑在强实时条件下的通信性能.依据实时系统中的周期任务模型和光纤通道仲裁环协议规定的访问公平机制,采用负载匹配算法提出了一种适用于仲裁环网络的带宽分配方法.推导并证明了采用该方法时在最坏情况下消息集强实时的网络可达负载率不低于50％.

基于感应同步器的高速高精度位置测量技术

陈敬泉, 尔联洁, 刘正华, 吴云洁

2005, 31(04): 447-450.

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现有的基于感应同步器的鉴幅、鉴相位置测量法,由于其原理缺陷,不适合高速高精度的测量场合.为解决高速高精度位置测量问题,给出一种新型的基于感应同步器的位置测量方法——幅度细分法.感应同步器输出的感应信号是调幅信号且幅度很低,为采用幅度细分技术,需对其输出的感应信号无失真的放大.在阐述系统工作原理的基础上,给出了系统的结构,并对关键功能电路进行了实验及仿真研究.结果表明,此法从原理上克服了感应信号中动态分量对测量结果的影响,克服了现有测量法不适合高速高精度测量的缺点,具有测量精度高、时间间隔固定、适合高速度运动场合下的位置测量等优点.

面向NXD的XML数据函数依赖

高庆一, 吕良双, 逯鹏

2005, 31(04): 451-454.

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摘要:
XML的半结构化特性造成了Native XML 数据库中数据模式规范化设计中的很多问题.采用结构信息和数据信息相结合的方法,给出XML数据间函数依赖的定义,解决数据模式规范化设计中的理论问题.建立了XML模式路径和XML数据树节点路径的定义,描述XML数据中的路径;给出了XML文档有效性的形式化定义;在此基础上定义了树元组和树元组相等的概念.运用树元组及其相等的概念定义了XML数据的函数依赖关系,进而给出了相应的自反、增广、传递推理规则,用于推导给定集合所蕴涵的函数依赖关系.并证明了这一推理规则是正确的.上述工作为Native XML 数据库系统中数据模式的规范化设计提供了一定的理论基础,增强了XML数据的语义特性.

等效地球半径法应用中的问题

裴旭, 马东立

2005, 31(04): 455-458.

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摘要:
为阐明等效地球半径法应用的范围和应用中应该注意的问题,从等效地球半径法的定义推导了等效地球半径模型与实际地球模型之间量的映射关系.给出并证明了等效过程中等效地球半径模型与实际地球模型下的射线高度、仰角、长度相等,而地心角在转换过程中约为3/4的映射关系.讨论了需要利用地心角映射关系进行计算时的两种情况,同时给出计算结果和误差分析.

高速风洞发动机进排气动力模拟试验技术

郝卫东, 邓学蓥, 曲芳亮

2005, 31(04): 459-463.

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摘要:
为了研究该项试验技术,对发动机动力模拟器(TPS、引射器等)和发动机进排气模拟参数进行了分析和比较.采用理想流体一元管流理论,建立了引射器的理论计算方法. 结合某埋入式进气道航弹的发动机进排气动力模拟风洞试验,采用引射式动力模拟器(引射器最大外径设计为41 mm),在FL-7高速风洞开展了国内首次发动机进排气同时模拟的试验技术研究.试验结果表明:来流马赫数和排气落压比达到100%模拟,进气流量系数实现89%的模拟.进排气影响使某埋入式进气道航弹的升力和阻力增加、引起低头力矩,有无动力底阻系数均为负值.

仿射非线性系统的二阶滑模控制律研究

杨丽曼, 李运华, 袁海斌

2005, 31(04): 464-467.

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摘要:
分析现有滑模控制算法特别是二阶滑模控制算法在抑制抖动和鲁棒性等方面所存在的问题,以仿射非线性系统为对象,针对近似时间最优的二阶滑模控制律收敛速度慢和抖振较大的问题,提出改进控制算法,通过设计适当的约束条件和修正滑模趋近加速度,提高了二阶滑模的响应速度,并在不损失鲁棒性的前提下削弱了抖振的频率和幅度.以单摆模型为例,分别对该算法和二阶Lyapunov函数法以及一阶指数趋近法进行仿真研究,仿真结果表明该算法适用于具有不确定性的非线性系统,并在削抖和快速响应方面具有相对优势.

网络服务性能测量体系结构

夏春和, 朱建朋, 潘红莲, 张聪

2005, 31(04): 468-471.

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摘要:
网络测量基础设施是网络测量领域研究的关键问题,在Internet网络环境下,网络服务提供商和网络管理员希望能从用户的角度了解其网络服务的服务质量,而用户希望获得定量的指标来选择质量最优的网络服务提供商.为此,在研究现有网络测量基础设施的前提下,提出一种分布式网络服务性能测量体系结构——SPMA.探讨了现有测量基础设施的经验和不足,重点介绍了SPMA的结构及其特点.SPMA采用了一种用户可定制、测量内容可扩展的通讯模型和数据模型,并使用了一种基于测量代理的测量探针自动部署机制.SPMA通过在不同网域部署测量探针收集被测目标的性能指标,从而可以最大限度的反映用户可获得的服务质量;它对外以Web服务模式提供测量服务,易于用户提交测量请求和获得测量结果.

矫形外科机器人技术及应用研究

胡磊, 高翌飞, 王田苗, 王满宜

2005, 31(04): 472-476.

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摘要:
从矫形外科临床手术的角度,讨论了矫形外科机器人技术及矫形外科机器人辅助手术系统的结构组成.结合矫形外科手术的临床特点和矫形外科机器人的功能,将矫形外科机器人系统的结构分成五个部分:计算机控制、机械本体、传感器、视觉、操作系统.并通过对矫形外科机器人系统这几个部分的阐述,分析了矫形外科机器人系统各组成部分在临床手术过程中的功能及应用特点,从机器人的本体设计、空间布局、控制系统结构、操作方式等方面,提出了矫形外科机器人临床应用过程中的安全策略.在总结矫形外科机器人的临床应用特点的基础上,探讨了矫形外科机器人的研究热点和应用前景,为矫形外科机器人的设计提供方法和设计依据.

战术导弹横向喷流数值模拟

邓有奇, 阎超, 吴晓军, 郑鸣

2005, 31(04): 477-480.

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摘要:
为了研究喷流对导弹不同升力面的干扰影响,通过数值求解N-S方程来模拟超声速外流场中横向喷流的干扰流场,采用分块对接网格和"O"型网格技术,精确模拟喷口截面及弹翼形状,生成高质量的贴体计算网格.通过几种升力面和弹身组合的超声速横向喷流干扰流场的数值模拟,计算的马赫数为2和4.5,计算结果显示具有升力面的喷流干扰比光弹身的喷流干扰大.研究和分析了喷口附近流场的涡系结构和波系结构,并将导弹喷流干扰力放大因子及喷流引起的压心变化的计算结果与目前国外公布的试验值进行比较分析,二者显示了良好的一致性.

一种基于小波零树的彩色图像编码算法

姚远, 张晓林, 刘荣科, 赵岭

2005, 31(04): 481-484.

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摘要:
为提高基于分层树的集合分割算法(SPIHT)的编解码速度,对算法结构重新设计,提出了一种简单的无链表小波零树编码算法.通过预处理和主处理过程实现了流水线编码结构,减少了存储器的访问频率.预处理完成对所有节点显著性的标注,主处理完成无链表的零树编码.对彩色图像编码时首先进行RGB空间到YUV空间的变换,然后在比特平面扫描过程中,依次对YUV三个平面进行编码,这样输出的码流是完全嵌入式的.一般情况下,亮度分量的最高显著平面都高于色度分量.因此通过色度分量输出控制策略,可以进一步提高算法对彩色图像的编码性能.硬件实现结果表明,改进后算法的编解码速度明显提高,而率失真性能并没有下降,所以新算法特别适合高分辨率或不规则图像的编解码芯片设计.