北京航空航天大学学报

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孟飚, 林楠, 范玉青, 陈鲲

2005, 31(09): 939-943.

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摘要:
工艺数字化定义是工艺管理和产品定义的主要任务之一.为规范工艺数字化内容和方法,在计算机辅助工艺工程研究基础上,确立了工艺数字化定义的范围、详细内容及其定义方法.针对工程应用状况,提出了基于Web的协同工作模式,完善了广义工程数据集概念,结合国内航空企业厂所分家现状论述了基于此概念的并行协同工作过程.工艺数字化定义是数字化设计向数字化制造转化的前提和依据,是企业数字化工程中降低成本、消除浪费、提高企业竞争力的有效手段.此研究内容将推动传统企业制造模式向数字化制造模式的转变.

轴流压气机尾流撞击效应机理的数值模拟

侯安平, 熊劲松, 周盛

2005, 31(09): 944-948.

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摘要:
通过精确给定转子进口边界条件,以模拟上游静子尾迹对转子流场的影响,这样利用单排的计算结果模拟转/静干涉引起的非定常流动对流场气动参数的影响,因为相邻叶片排的叶片数不同,从而避免传统方法中常用的叶片数约化存在的难以正确模拟非定常激励频率的问题,对计算时间和计算能力的要求也可减少.针对一个低速转子的数值模拟结果显示,如果能合理地组织来流尾迹的扫过频率和尾迹亏损的幅度,对转子气动性能的改善是很显著的,从而为风扇/压气机中控制和利用非定常流动提供了一个可行的方向.

改进PASTd算法在大型自适应阵中的应用

吕善伟, 贺宁蓉

2005, 31(09): 949-952.

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矩阵特征分解算法中紧缩近似投影子空间跟踪(PASTd)算法在自适应阵波束形成中得到了广泛应用.在对其仿真中发现仅在信噪比较低时该算法才能得到较好的结果.针对这一缺陷,正交近似投影子空间跟踪(OPAST)算法被引伸到PASTd中.改进算法可在不知道信号维数的情况下估算信号的特征向量与特征值,并保证特征向量的正交性,因此具有更好的收敛性能,而算法复杂度基本不变.改进算法与多重信号分类(MUSIC)算法相结合应用于大型自适应阵,可对主瓣及其附近区域的干扰进行抑制,并大大降低MUSIC算法的计算量,对其干扰零点的形成有很强实用价值.

捷联式天线稳定平台动力学建模与仿真分析

周瑞青, 吕善伟, 刘新华

2005, 31(09): 953-957.

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对于体积有限制的战术导弹应用,导引头天线伺服系统的体积受到严格限制,传统的速率陀螺稳定平台的应用受到挑战,为此提出采用捷联稳定方式来解决视线稳定问题.根据弹载捷联式天线平台的结构特点及稳定原理,应用坐标变换方法,完整地建立了两自由度捷联式天线平台的运动学与动力学模型.通过分析平台框架运动学耦合关系,表明捷联稳定方式与速率陀螺稳定方式的基本区别在于信息的获取和控制方式上,速率陀螺稳定方式是一种直接硬件稳定方法,而捷联稳定方式是一种软件补偿方法.在此基础上,对框架动力学耦合特性进行了数值仿真,结果表明:弹体对框架的耦合较强,需要进行弹体解耦,而框架之间的交叉耦合相对较弱,实际设计时可以忽略.所得结果为进一步研究捷联式天线稳定平台提供了理论基础,也为小型化导引头视线稳定平台系统的工程设计提供了一种解决方案.

单元二维直排塞式喷管冷流实验

廖云飞, 刘宇, 王长辉

2005, 31(09): 958-962.

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摘要:
为研究塞式喷管的高度特性和底部特性,采用高压空气为工作介质对单元直排塞式喷管进行实验.研究了底部盖板、底部二次流对性能的影响和塞锥壁面压强分布.实验结果表明:无底部盖板可提高塞式喷管低空性能2%~7%;底部二次流可提高底部压强,减少底部开闭状态转变过程带来的推力突降;底部二次流流量以1%~1.5%为宜,过大将引起喷管性能下降.本实验喷管设计点效率均超过99%,部分实验接近100%,高度补偿效果明显.

空对空导弹对战斗机空战效能影响的仿真

刘行伟, 朱荣昌, 向锦武

2005, 31(09): 963-965.

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定量分析了空对空导弹的装机数量、主要作战使用性能和机动能力对战斗机空战效能的影响,研究了作战过程中空对空导弹的有效使用方式,以提高战斗机的生存能力和空战效能.空对空导弹的动力学模型采用三自由度质点方程,典型运动轨迹分为分离、拉开、接敌3个阶段.同时给出了每个阶段对导弹轨迹的不同要求,在仿真中也考虑了导弹的雷达散射截面(RCS).采用一对一空战对抗形式,对幻影2000飞机与F16飞机在高空中距、携带不同数量的空对空导弹、以及在不同的时机使用等情况下,进行了空战仿真,结果表明载机速度、分离角度以及空对空导弹使用速度对战斗机的空战效能有很大影响.

工业CT半扫描成像技术

傅健, 路宏年

2005, 31(09): 966-969.

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工业CT即ICT(Industrial Computed Tomography)采用三代扫描方式对构件进行快速检测.但受探测器长度的限制,三代的扫描视场小,可检构件的尺寸受到限制.为解决较大尺寸构件ICT快速检测问题,讨论了一种工业CT半扫描成像技术,推导了其滤波反投影FBP(Filter Back-Projection)重构算法.该算法首先利用扇束三代CT重排原理,将半扫描形成的扇束投影数据修正为360°内不完备的平行束数据;然后利用平行束对称性,生成180°内完备的平行束数据;最后利用平行束重建算法实施重建.计算机模拟和实验结果证明了该技术的正确性.分析表明,其有效扫描视野比三代提高0.8倍以上.

微波幅相接收机的低中频正交优化结构

董宇亮, 何国瑜

2005, 31(09): 970-974.

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为解决微波毫米波幅相接收机的频率偏移超过中频带宽的问题,提出了一种低中频正交接收机结合双边带抑载的优化结构.利用频率误差对消的方法,获得了稳定的低中频信号,不包含微波本振源的频率偏移且保持了2路输入信号之间的相位关系.它的2路中频通道不对称,其中一路用一个晶体振荡器产生的正弦波预调制,对消过程用模拟乘法器和正交解调器在第1中频实现.与频率误差跟踪不同,它避免了锁相环引入的寄生调制和复杂性.分析了其性能,包括I/Q幅相不平衡的误差和校正.概述了一个实际的基于此结构的微波接收机,该接收机的特点是电路结构简单、成本低和小型化,性能测试结果和实际应用表明其具有较高的灵敏度和精度.

自动着陆精确轨迹跟踪控制

车军, 张新国

2005, 31(09): 975-979.

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研究自动着陆过程中的非最小相位飞机对象的轨迹精确输出跟踪问题.分析了自动着陆过程的特点,采用稳定逆控制方法并结合反馈控制器设计了大型运输机的自动着陆控制律.稳定逆根据对象模型产生期望控制输入和期望状态轨迹,反馈控制器处理飞机对象参数不确定性及外界干扰.基于飞机对象的相对阶,设计了满足舒适性的光滑进场着陆期望轨迹.仿真结果表明,自动着陆控制律具有精确跟踪能力,自动着陆过程满足美国联邦航空局III类精密进场着陆要求,并且飞机内部动态稳定有界.

压电自适应桁架结构主动控制模型及实验

段勇, 何麟书

2005, 31(09): 980-984.

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为提高结构对外部环境的抗干扰能力,构造了压电柔性自适应桁架结构,并对其主动控制进行了研究.由传感器、作动器与柔性梁组成压电自适应桁架结构.基于自适应结构的机电耦合理论,在测量位移的情况下,采用改进的二次积分力反馈控制方法研究了空间压电柔性自适应桁架结构的振动主动控制问题.建立了压电柔性自适应桁架结构主动控制实验系统,并对这类自适应结构进行了实时计算机振动主动控制实验研究.实验研究表明柔性自适应桁架结构能够改善结构的动力学特性,对外界的干扰具有良好的自适应性.

舱外航天服空间热流分析计算

邱义芬, 袁修干, 陈拥华

2005, 31(09): 985-988.

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进行了舱外航天服的被动热防护性设计,了解其空间辐射换热及空间热流.分析了舱外航天服空间热交换的特点及其真空屏蔽绝热层的隔热性能,确定了航天服、地球、飞船及太阳照射方向的4种典型相对位置关系,对各相对位置下航天服的空间辐射外热流进行了分析,并建立了空间热流的计算方法,对航天服表面最大得热与漏热进行了求解.最终计算结果表明:航天服被动热防护性能对空间热流的影响很大.进行被动热防护设计首先应提高隔热性能,并适当减小表面太阳辐射吸收率与表面黑度的比值.

利用神经网络逆控制系统提高 Turbo码译码性能

董正宏, 周辉, 朱仁峰

2005, 31(09): 989-993.

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对Turbo码译码逆模型建立问题,提出使用神经网络结构的非线性滤波器来建立Turbo码译码自适应逆模型.采用最优常系数比例因子统计得到Turbo码期望衰减系数,通过利用期望衰减系数训练神经网络非线性自回归外输入NARX滤波器,建立全局范围内的Turbo码译码逆输入输出映射模型.在线性逆控制系统中采用该自适应逆模型,与非线性逆控制结构的自适应逆控制系统相比,具有系统结构简单、运算量小等特点.仿真结果表明在信噪比大于0 dB时,该自适应逆模型算法收敛迅速、稳定,计算误差保持在较小的范围之内.自适应逆译码模型从译码机理角度提供了一种改善译码性能的新途径.

前掠翼气动布局中鸭翼高度影响的实验

展京霞, 王晋军

2005, 31(09): 994-998.

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基于前掠翼-鸭式前翼布局的风洞测力实验,分析了距离主机翼较远的鸭翼相对于主机翼的高度对布局纵向气动性能的影响.基于主机翼根弦长的雷诺数约为1.44×10⁵.实验结果表明,较大的主机翼前掠角与较低的鸭翼配合,产生的升力系数增量比较显著.低于主机翼的鸭翼将加强前掠翼布局的缓失速特性.鸭翼增大升力的同时也增大了阻力;大攻角时,鸭翼带来的阻力增量较大.高于主机翼的鸭翼对最大升阻比的改善较多,但也不宜过高.主机翼前掠角较小时,鸭翼改善和提高升阻比的效果比较明显.

航天器动力学特性参数在轨辨识技术

赵寿根, 程伟, 孙国江, 唐颖倩

2005, 31(09): 999-1003.

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从结构模态参数的可识别性出发,结合结构自由响应识别技术和数字处理技术,开发出大型航天器动力学特征参数在轨辨识系统,包括硬件系统和软件系统,其中软件系统由C+ +和汇编语言组合编写,系统各部分均模块化,可适用于较复杂的工程任务.在此基础上设计了模拟在轨航天器的试验验证系统,检验辨识算法和设计软件的可靠性以及航天器在轨辨识的实时性.该试验系统包括一个对称的双梁结构,利用对称结构的弱耦合可得到多个密集模态,该结构可模拟大型航天器在太空失重条件下所特有的动力学特征.试验表明系统辨识算法可靠,精度达到设计要求.

旋转蛇形通道内换热的非稳态实验

邓宏武, 陶智, 徐国强, 丁水汀

2005, 31(09): 1004-1008.

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在旋转状态下,研究了涡轮内冷蛇形通道的非稳态换热特性.实验主要针对旋转状态下,通道内流量的变化和系统旋转速度的变化来进行的.结果表明:对于旋转通道的非稳态过程,换热系数的变化呈波动变化过程,且主要发生在实验参数变化的阶段.加速旋转时,角加速度力的作用会加强进气通道前缘面的换热,而降低后缘面的;减速旋转时,情况相反.而且,角加速度力的作用效果容易在旋转开始变化的时刻显现.当旋转速度在2个值之间往复时,换热系数变化呈现滞后环状,旋转速度越高滞后环越大.

稳态等离子体推进器羽流场数值模拟

贺碧蛟, 张建华, 蔡国飙

2005, 31(09): 1009-1013.

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摘要:
采用二维轴对称模型,使用粒子网格法(PIC)和直接模拟蒙特卡洛法(DSMC)相结合的方法,对稳态等离子体推进器(SPT)羽流场进行了数值模拟.采用DSMC方法中的随机取样频率法(RSF)求解粒子碰撞过程,并对比了不同的分配电荷方式、电子运动模型及SPT出口条件时的羽流场.将不同条件计算得到的羽流场中距SPT出口0.1 m,0.5 m及1.0 m处的离子电流密度和电荷密度与实验结果进行了对比,得出在采用面积权重法分配电荷、等熵模型描述电子运动和用实验值设定发动机出口参数时对SPT羽流场数值模拟的电流密度和轴向附近的电荷密度结果与实验结果符合程度较好的结论.

遗传算法综合阵列的幅度和相位方向图

吕善伟, 韩艳菊, 王伟

2005, 31(09): 1014-1017.

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摘要:
分析了阵列方向图分别为对称、实的或实的且对称时所对应的单元激励关系,简要介绍了遗传算法,并将其用于阵列方向图综合.遗传算法是一种自适应全局优化概率搜索算法,它直接以目标函数作为搜索信息.通过合理地设计目标函数,遗传算法不仅可以综合幅度方向图,还可以综合相位,适合于需要进行幅度和相位补偿的情况,以及多目标的情况.最后,结合平顶波束方向图与抛物面天线初级馈源的正割平方方向图进行综合,证明了遗传算法的有效性和灵活性,说明使用遗传算法时尽量利用方向图的实的或对称特性,可以减少待优化变量的数目,加快收敛.并提出将传统遗传算法与传统方向图综合方法相结合,可以进一步减少得到最优解所需要的进化代数.

X射线数字成像系统传递函数模型

梁丽红, 路宏年

2005, 31(09): 1018-1021.

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摘要:
基于非晶硅面阵探测器的工业X射线数字成像系统是目前最先进的射线检测技术,其系统传递函数PSF(Point Spread-Function)由非点源形成的系统几何弥散、闪烁体膜层弥散、探测器像元孔径采样3部分组成.通过分析各环节射线透照场强的分布特性,以高斯函数近似各环节相应PSF的数学表达式,建立了整个数字成像系统的PSF及其MTF(Modulation Transfer Function)理论模型,并由系统PSF的半波宽得到系统的近似有效带宽.以PaxScan2520面阵探测器组成的X射线数字成像系统为例,通过实验验证了该模型的合理性,利用此模型可快速估计数字成像系统可分辨被检试件的最小细节,为工业射线检测提供理论基础.

面向网络化制造的数控车间组织模式

林楠, 孟飚, 范玉青, 陈鲲

2005, 31(09): 1022-1026.

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摘要:
分析了网络化制造的基本特征和内涵,提出了面向企业的网络化制造系统运行模式;在对某大型航空制造企业的数控车间调研与应用实施的基础上,针对其组织模式存在问题,采用分行企业和独立制造岛的思想建立了适合数控车间网络化、敏捷化制造的分形组织模型;针对车间原有生产模式、产品特性,提出了基于成组技术的数控车间生产单元和生产线的划分方法,建立了面向产品流程的机构组成规则和车间内部的服务支援规则.该模型、方法、原则对传统的离散制造企业具有普遍的适用性,现已成功地被该数控车间采纳.

确定材料概率疲劳曲线的损伤力学方法

白曌宇, 孟宪红, 张行

2005, 31(09): 1027-1030.

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摘要:
飞机结构对可靠度要求很高,因此要获取材料的概率疲劳曲线.概率疲劳曲线试验周期长,费用高.对此,首次通过损伤力学方法,根据获取材料中值疲劳曲线所需数据确定了材料的概率疲劳曲线.结果表明,当存活概率提高时,疲劳强度将明显降低,疲劳寿命将明显缩短.本结论是从金属材料的标准试件的疲劳试验推出的,因而该方法首先适用于金属材料,同时该方法也可推广用于许多新型的复合材料.另外,试验子样愈大,置信度愈高.该方法的价值在于可以采用中值疲劳试验代替概率疲劳试验,显著地节约疲劳机时与试验成本.

集气腔总压对电弧喷射推力器工作过程的影响

肖应超, 汤海滨, 刘宇

2005, 31(09): 1031-1035.

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摘要:
为了研究集气腔总压对电弧喷射推力器工作过程的影响,在分析其工作机理的基础上采用化学非平衡流动和稳态电磁流体电磁场模型对不同集气腔总压下推力器工作过程进行了数值模拟.流体力学方程组和电磁场方程考虑了多种流动机理及电磁场与高温电离气体的相互作用,化学动力学模型考虑了各种碰撞反应.采用二阶精度NND格式求解流体力学方程组,采用有限速率化学反应模型计算组分生成率,采用交替方向隐式(ADI)超松弛迭代法求解电磁场离散方程.给出了不同集气腔总压下推力器内部参数分布及其宏观性能.研究表明,集气腔总压对推力器工作过程具有多方面的影响,在保证电弧稳定的情况下,适当提高集气腔总压可同时提高比冲和推进效率.

基于CompactPCI的多路遥测信号模拟源的设计与实现

冯文全, 张晓林

2005, 31(09): 1036-1039.

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摘要:
对CompactPCI总线和其他主要的工业计算机总线进行了分析和比较,研究了基于CompactPCI总线的多路遥测信号模拟源的一些关键技术,并对多路遥测信号模拟源的底层软件接口进行了说明.基于CompactPCI总线平台的某卫星测控系统综合测试环境需要产生大量的传感器仿真信号作为遥测源,如果使用传统的采样保持电路和DA组合方式将难以在一个6U的CompactPCI板卡上实现多达128路的DA输出.围绕Analog Devices公司的8通道10 bits串行控制DA芯片AD5318,通过简单的接口电路直接实现与CompactPCI接口芯片连接,大大缩减了板卡上器件,成功的实现了128路的DA输出.同时,设计还在板卡上实现了一个以16 bits AD为核心的高精度反馈回路,以便对各通道的输出实现动态的监控和调整,保证了DA精度和验证遥测采集系统的性能.

基于UDDI的应用服务注册中心的设计与实现

马晓轩, 怀进鹏, 王芝虎

2005, 31(09): 1040-1044.

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摘要:
Web服务是当前基于Web的分布式计算与应用的关键技术基础.通用描述发现集成协议(UDDI)是Web服务的核心技术标准,提供了Web服务的信息注册查找规范,解决了Web服务的描述、发布以及查找问题.UDDI规范仅提供了标准接口及数据结构,缺乏对UDDI注册中心的安全性、可管理性等明确的定义和实现机制.基于Web服务及UDDI技术分析,设计实现了基于UDDI的应用服务注册中心(ASC).ASC由ASC客户端、ASC服务器、ASC管理控制台组成,支持Web服务的发布、查找、管理等操作.根据实际应用需求,设计并实现了发布者声明关联匹配算法,扩展了UDDI标准的应用编程接口,提供了安全、管理等功能,形成了一个具有较强安全性和易管理性的应用服务注册系统.

基于神经网络的仿真转台控制系统

裴忠才, 尹丽, 王占林

2005, 31(09): 1045-1048.

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摘要:
在转台存在偏载、摩擦等不确定负载干扰的情况下,用神经网络与PID(Proportional-Integral-Differential)控制相结合的方法,设计了适应负载变化的转台控制系统.分析了基于BP(Back Propagation)神经网络的自适应PID控制器的基本原理,建立了转台位置控制系统的数学模型,并对控制系统进行仿真分析和实验验证,通过与传统PID控制的对比实验与仿真表明:所设计系统由于有自学习能力,能动态调整PID参数,使系统表现出良好的抗干扰能力和跟踪性能,证明了所设计系统的有效性.该算法结构简单,PID初始参数调整方便,易于在转台实时控制系统中应用.