北京航空航天大学学报

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杨国甫, 林贵平, 吴宝民, 邹磊

2006, 32(01): 1-3.

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摘要:
在管式抗荷服的腹囊和两侧管囊间分别装上分压装置和泄压活门,将腹囊内的压力降至管囊内压力的40%左右.在管式抗荷服研制中采用这种新型的分压技术,克服了飞行员穿着时的腹部压痛问题,改善了其舒适性,提高了飞行员的正向过载防护能力.具有分压装置的新型抗荷服进行了10人次的离心机生理试验,在过载增长率3 G/s、最大试验过载9 G条件下,分压装置工作正常,装备抗荷效果达到了3.5 G.对60名歼击机飞行员调查表明,分压装置和泄压活门的大小、安装部位及其舒适性均可接受.该技术已用于其它新型管式抗荷服的设计中.

风扇/增压级带间隙三维粘性流场数值模拟

李晓娟, 桂幸民

2006, 32(01): 4-7.

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摘要:
使用三维数值模拟软件NUMECA(Numerical Mechanics Application)对双涵道风扇/增压级带转子叶尖间隙的粘性流场进行了三维定常流动数值模拟,获得了其设计转速下的流场特性.结果显示,随着外涵背压的升高,风扇顶部激波后阻塞区周向和轴向尺寸增大,激波变形加剧,继续提高外涵压比,则外涵效率和进出口流量下降.内涵背压的升高,使内涵各转子叶片顶部的泄漏流动影响范围向上游扩散.内涵背压过高,效率和进出口流量同样会有下降的趋势.同时通过和实验结果的比较表明,数值模拟软件模拟的风扇/增压级的三维定常粘性流场能够较真实的反映出转子叶尖间隙泄漏流场的结构特征,以及间隙对流场参数的影响.

一种基于Hausdorff距离的改进星图识别方法

全伟, 王广君, 房建成

2006, 32(01): 8-12.

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摘要:
针对基于Hausdorff距离HD(Hausdorff Distance)识别法存在识别速度慢和对星敏感器镜头旋转特别敏感的问题,提出了一种基于Hausdorff 距离进行星图识别的改进算法,它采用有向距离和绝对距离相结合的方法,利用恒星的空间结构信息,构建有向距离匹配模型;根据镜头旋转特性,建立绝对距离抗旋转模型;对两种模型测试研究确定加权因子,同时选取恰当的匹配识别门限,最终实现匹配识别的性能达到最优.仿真实验结果表明,改进后的算法不但保持了原有算法的高识别率,强抗噪性,而且还具有更快的识别速度和好的抗旋转特性.它在实际工程中已得到成功应用.

3点逐步r型自适应网格算法

陈宣友, 董海涛, 李椿萱, 周越

2006, 32(01): 13-17.

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摘要:
为了根据某个流场参数梯度较合理地分布网格同时又不增加网格点的数量,提出一种基以总变差为基础的r型3点逐步自适应网格算法,通过3点逐步调整网格点的位置以减小网格线的扭曲,生成质量较好的计算网格.以绕二维圆柱和三维双椭球的超声速流动为算例,用Euler方程模拟,以流场的压力总变差来进行自适应,通过分别用所提出的自适应方法生成的自适应网格与用原始网格计算所得的流场结果对比,计算结果表明,用自适应网格计算所得的激波比用初始网格计算所得的激波薄,采用自适应方法所计算出的流场数值解具有更高的分辨率.

复杂结构振动控制设计与仿真方法研究

罗晓平, 黄海, 咸奎成

2006, 32(01): 18-21.

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摘要:
为了避免在建立结构数学模型过程中因简化和降阶引起的模型误差,解决复杂结构建模难的问题,提高控制器设计的准确性,提出了一种新的基于有限元法(FEM)的结构振动控制设计方法.该方法可借助于商用结构有限元分析软件来实现,简便易行,在PATRAN/NASTRAN环境中利用PATRAN命令语言PCL(Patran Command Language)建立了通用结构控制仿真平台.通过对压电自适应桁架结构的振动控制进行控制设计仿真和实验验证,证明了新方法的有效性;与Simulink使用简化模型的仿真结果相比,新方法的结果与实验结果更为接近,表明其准确性更高.该方法适用于对处在设计阶段的复杂结构进行控制设计与仿...

航天器天文导航中星敏感器最佳安装方位研究

宋利芳, 房建成

2006, 32(01): 22-26.

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摘要:
航天器自主天文导航中,通常用星敏感器和地平仪测量的星光角距作为观测量,星敏感器安装方位角是影响导航精度的一个重要因素.针对星光角距作为观测量的自主天文导航方法,分别采用扩展卡尔曼滤波EKF(Extended Kalman Filter)和Unscented卡尔曼滤波UKF(Unscented Kalman Filter)2种滤波方法进行仿真计算,研究了星敏感器安装方位角对导航精度的影响规律,得出星敏感器的最佳安装方位角,并考察了其在不同轨道参数下的适用性,为星敏感器的安装和星敏感器视场内观测星的选取提供了依据.仿真计算表明,本结论对其它利用"星光+地平"的自主导航方法也适用.

一种无人机通用综合检测系统

路蔼梅, 李新军, 何进, 王松

2006, 32(01): 27-30.

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摘要:
为了增强无人机系统检测控制设备的通用性,提高检测精度,设计了一种基于面向仪器系统的PCI扩展(PXI)总线及虚拟仪器(VI)的无人机通用综合检测系统.针对无人机系统工作的特点,从功能设计、体系结构、软硬件设计等方面对该系统的通用性进行了探讨.该系统采用了虚拟仪器技术,硬件设计采用PXI体系结构,软件以LabWindows/CVI作为开发平台.通过配备不同的接口适配器和对软件参数设置进行相应更改,可适用于不同型号的无人机电气、舵机、发动机、起飞和回收等系统检测.同时提供矩阵输出,利用系统资源满足无人机各种信号测试/激励的需求.该系统已成功应用于某复杂型号无人机的地面综合检测.

超声速进气道可压及不可压流动数值模拟

陈兵, 徐旭, 蔡国飙

2006, 32(01): 31-35.

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摘要:
采用Chio-Merkle预处理矩阵对可压NS(Navier-Stokes)方程组进行时间预处理,分析了预处理方法的物理和数学背景.用有限体积方法,结合LU-SGS(Lower-Upper-Symmetric-Gauss-Seidel)隐式时间积分和AUSM+(P)(Precondition Advection Upstream Splitting Method)格式、中心差分2种空间离散格式,求解该预处理NS方程组.通过圆弧凸包流动和二维方腔顶盖驱动流动的数值试验表明,该方法克服了传统时间迭代方法模拟低速流动时的刚性问题,加速了收敛过程,可以同时有效地模拟可压及不可压流动.用此方法与块结构化...

使用GAO-YONG湍流方程组对扩压器流动的计算

任鑫, 高歌

2006, 32(01): 36-39.

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摘要:
采用基于同位网格的SIMPLE方法求解GAO-YONG不可压湍流方程组,对二维扩压器流动进行了数值模拟.通过界面速度动量插值法解决了压力锯齿波问题,并且采用了正交贴体网格和二阶QUICK格式离散对流项以提高计算精度.与实验结果以及BL(Baldw-Lomax)模型计算结果的比较表明,不需要任何经验系数及壁面函数的GAO-YONG不可压湍流模型方程组能够对有压力梯度的湍流流动做出很好的预测.计算发现,在机械能方程中引入平均流压力梯度的作用,对GAO-YONG湍流方程组正确模拟逆压力梯度流动起到了关键作用.

液体火箭发动机系统设计仿真与优化

郑韬, 童晓艳, 蔡国飙, 尘军

2006, 32(01): 40-45.

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摘要:
建立了某液体火箭发动机系统设计的仿真模型与相应的多目标优化模型,编制了系统仿真程序,并在iSIGHT的软件平台上针对不同的优化目标对发动机的设计参数进行优化.采用了组合优化策略,结合多岛遗传算法和序列二次规划算法分别进行全局寻优和局部寻优,求得全局最优点.建立了单燃气发生器循环系统的质量模型,在优化过程中考虑了发动机主要部件结构质量对系统性能的影响。以燃烧室压强、混合比和喷管出口反压为设计变量,优化目标包括发动机比冲、有效载荷、结构质量、密度比冲、关机时飞行速度、推进剂综合密度.并根据结果分析了燃烧室压强和混合比对发动机性能的影响.

直升机概念设计中的部件参数化

卢新来, 刘虎, 武哲

2006, 32(01): 46-49.

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摘要:
为了满足直升机概念设计阶段对方案快速建模的要求,在面向对象技术的基础上提出了直升机概念设计阶段部件的建模分类方法,并且建立了一个计算机辅助直升机概念设计系统.应用非均匀有理B样条NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)曲面和基于特征的部件造型技术,实现了各种型式直升机方案的参数化建模.其中结合设计参数提出了旋翼的桨叶、桨尖、桨毂以及整流罩的描述参数,并对涵道尾桨进行了分段造型处理.最后给出了该系统中生成的两个设计方案作为实例以验证所提出方法的便捷性和有效性,这些方法也为进行设计方案的性能分析和优化等后续工作奠定了基础.

新型数字-频率变换在科氏质量流量计中的应用

郑德智, 樊尚春, 邢维巍

2006, 32(01): 50-52.

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摘要:
对新型全数字式科氏质量流量计频率输出信号采用数字—频率转换D/F(Digital to Frequency Conversion)方法实现.利用晶振和现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Arrays)与数字信号运算处理单元DSP(Digital Signal Processing)配合实现频率量输出,有效避免了传统的模拟式科氏质量流量计的电压—频率V/F(Voltage to Frequency Conversion)转换方法中存在的精度不高、温漂以及电路复杂等问题,而且也消除了由于频率刷新造成的输出频率非整周期对输出结果的影响.实验表明,该数字—频率转换...

软件GPS接收机架构与捕获算法实现

赵昀, 张其善

2006, 32(01): 53-56.

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摘要:
为了将软件无线电技术应用于全球定位系统GPS (Global Positioning System)接收机,提出了一种符合目前硬件技术水平的软件GPS接收机设计架构;分析了软件GPS接收机信号捕获方法的要求;采用循环相关算法作为软件GPS接收机的信号捕获算法,在Matlab仿真环境下实现了相应的捕获程序,并使用GPS卫星C/A码信号采集数据进行了初步验证;初步验证结果表明这种捕获算法能够为软件GPS接收机提供快速捕获能力,同时不损失信号搜索的灵敏度,是一种适用而高效的软件GPS接收机捕获方法.

模糊AHP法在雷达组网效能评估中的应用

高彬, 吕善伟

2006, 32(01): 57-60.

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摘要:

由于雷达系统组网效能评估和优选工作涉及多个指标和大量的模糊属性,导致了决策工作的困难.把拓展的模糊层次分析方法AHP(Analytic Hierarchy Process)引入雷达组网系统效能评估领域,提出了组网雷达作战效能评价指标层次,根据区间数判断矩阵的有关概念,得到了区间数判断矩阵排序权向量或综合评价值的计算方法,利用概率分布法对各最底层元素关于最高层准则的总组合权重进行排序.应用基于区间模糊数判断矩阵的模糊AHP法,建立了模糊评判模型.实例分析结果表明该方法具有实用性,其评估结果可以辅助指挥员提高雷达组网布防决策的准确性和科学性.

非线性结构气动伺服弹性稳定性分析

刘德广, 李朝辉

2006, 32(01): 61-64.

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摘要:
真实的气动伺服弹性系统通常都含有各种非线性因素,它们会对系统的特性带来不可忽略的影响.为此采用一种频域方法对带有间隙的非线性结构进行气动伺服弹性稳定性分析.在气动伺服弹性运动方程中,非线性的结构刚度通过描述函数法转化为准线性的等效刚度,然后采用线性控制理论中的Nyquist方法来判断气动伺服弹性系统的稳定性并计算稳定裕度.以某一飞机的带有扑动和旋转间隙的受控翼面为例进行了数值计算.结果表明,旋转间隙对系统的稳定性影响是主要的;旋转间隙越大,系统稳定裕度越小.

基于D-S证据理论的知识融合及其应用

韩立岩, 周芳

2006, 32(01): 65-68.

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摘要:
知识融合是上世纪末提出的一种新概念,它不但能够融合数据、信息,而且还可对方法、经验,甚至人的思想进行融合.针对企业失败预警问题,提出了一种基于D-S(Dempster-Shafer)证据理论的新的知识融合方法,该方法主要包括数学建模、知识融合以及结果分析与决策三个步骤.给出了基于D-S证据理论知识融合方法的具体实现:提出了一种数学建模方法,将信息熵的概念引入到基础概率分配的确定中;针对企业失败预警问题,推导了基于D-S证据组合理论的知识融合公式;提出了一种简洁的融合结果分析与决策方法.最后通过对具有典型企业风险特性的两个上市公司进行分析和处理,验证提出的基于D-S证据理论的知识融合方法的有效性...

电磁轴承电磁铁单边工作控制方式的实现

邢涛, 张庆春, 李国栋, 梁迎春

2006, 32(01): 69-73.

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摘要:
由于电磁力与位移及励磁电流的强非线性,使电磁轴承AMB(Active Magnetic Bearing)系统精确建模比较困难,较高的偏置电流增加了系统的功耗,系统的高刚度与大范围稳定又是一对矛盾体.为此,在建模型时,以电磁力为控制量,将电磁力计算公式、电磁铁及功率放大器集成为电磁力构件,避开了电磁力非线性的影响;在基础电流为0.2 A时,采用电磁轴承单边的工作方式,实现了系统的高刚度;以模糊控制方法解决了系统高刚度与大范围稳定的矛盾.仿真与试验表明:以电磁力构件的方式构造电磁轴承模型有较好的精度,采用单边的工作方式降低了系统的功率损耗,采用模糊控制方法实现了系统大范围稳定小范围内高刚度.

多媒体流处理器中缓冲器的体系结构设计

王光, 沈绪榜

2006, 32(01): 74-78.

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摘要:
传统微处理器体系结构不能很好地匹配媒体处理应用的特点.针对处理器与存储器之间日益增长的性能间隙问题,分析了传统微处理器对媒体处理应用的通讯瓶颈;通过分析Cache存储器的特点,得出了传统的Cache结构并不适合现代媒体处理应用的结论,讨论了目前针对处理器通讯瓶颈的一些解决办法;提出了一种以大容量流寄存器堆替代Cache作为中间缓冲器,并能适合于媒体处理应用的金字塔存储层次体系结构设计.该体系结构具有三级并行数据带宽存储层次,即片外SDRAM、全局寄存器堆和局部寄存器堆.三级并行存储层次所能提供的带宽依次提高一个数量级,带宽之比为1∶16∶256,从而可以有效地支持卫星遥感图像预处理对数据带宽的...

聚焦式超声悬浮

潘祥生, 邢立华, 李勋, 张德远

2006, 32(01): 79-82.

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摘要:
超声悬浮技术在无容器材料制备以及地面空间状态模拟等方面有着广泛的应用前景.利用超声聚焦的原理,把换能器的辐射端设计成曲面,建立了一种单轴式的超声悬浮系统,旨在提高系统的悬浮性能.从理论上分析了此结构中声场的分布情况及其特性,并且对声场作了进一步的数值模拟分析.最后根据此理论设计了几种不同参数的超声悬浮器,进行了一系列的实验验证.实验结果表明此种结构能够提高系统的悬浮性能,系统的悬浮能力以及悬浮稳定性要比平面式超声悬浮系统高.

摩擦堆焊过程中耗材热力过程数值模拟

刘雪梅, 张彦华

2006, 32(01): 83-87.

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摘要:
采用刚粘塑性材料模型,借助有限元软件对摩擦堆焊过程耗材三维温度场与变形场进行了耦合计算,分析了耗材的温度变化及变形情况,讨论了影响温度变化的因素,并用热电偶测量了耗材的温度变化情况.模拟结果显示,耗材摩擦界面处温度的升高先急后缓,待系统进入准稳态,摩擦界面上温度也基本恒定,耗材端部存在一定温度梯度.耗材端部摩擦界面处最先进入热塑性状态并发生变形.模拟结果与试验结果吻合良好,再现了摩擦堆焊过程中耗材的温度变化及变形.模拟结果可为摩擦堆焊机理研究及确定关键工艺参数提供理论指导.

基于轧制应力分布的铝合金厚板淬火应力仿真

赵丽丽, 张以都

2006, 32(01): 88-91.

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摘要:

利用高度非线性软件MSC.Marc,采用弹塑性大变形有限元法对7075铝合金预拉伸厚板在轧制、淬火过程中残余应力的分布进行数值仿真.文中顺次地仿真出轧制-升温-保温-急冷四个过程中产生的残余应力,研究轧制残余应力、升温-保温应力对最终淬火应力的影响.结果表明小压缩量下,整体轧制应力小于淬火应力,轧制应力在升温-保温过程中减小,在急冷过程中急剧增大,最终表现为淬火应力.轧制应力对淬火应力影响很小,淬火应力却彻底改变了原有轧制应力的大小和分布.

三维四向编织复合材料结构模型的几何特性

卢子兴, 杨振宇, 刘振国

2006, 32(01): 92-96.

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摘要:
建立合理的三维编织复合材料结构模型,对其力学性能的有限元计算结果具有重要影响.以成型后的三维四向编织复合材料为研究对象,在实验观察和以往研究的基础上,提出了一个新的有限元胞体结构模型,该模型正确地反映了纤维束的交织方式,更符合三维四向编织复合材料的实际细观结构.基于该单元模型推导了编织参数与结构模型参数之间的几何关系,计算了胞体中纤维体积比并讨论了其几何特性.研究结果表明:当纤维束中的纤维丝根数和纤维束半径,以及纤维体积含量一定时,编织物的花节长度和厚度随着纤维编织角的增大而分别减小和增大,三维四向编织复合材料结构的纤维体积比理论上可以达到68%.

固化土结构形成及强度增长机理试验

宁建国, 黄新

2006, 32(01): 97-102.

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摘要:
根据固化土实际固化过程,提出一个新的固化土结构模型,即固化土结构形成主要由固化剂胶结土颗粒和填充孔隙两部分构成.根据这一结构模型,以粉砂土作为研究对象,用水泥作为固化剂,由理论计算得出的固化土中胶结土颗粒和填充孔隙所对应的固化剂用量与由试验得出的相应固化剂掺量相当吻合,且基于该固化土结构模型,可以对固化土抗压强度增长规律与固化剂掺量相互关系等试验现象给予较好的解释.另外,通过用膨胀剂代替上述固化剂中用于填充孔隙的水泥掺量,以及减少和增加固化剂中水泥掺量,验证了土颗粒胶结和孔隙填充对固化土结构形成及强度增长的作用,并指出孔隙填充对固化土抗压强度提高起重要作用.

叶片电解加工阴极设计CAD/CAE/CAM专家系统

李志永, 朱荻

2006, 32(01): 103-107.

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摘要:
为了解决航空发动机叶片电解加工工具阴极设计自动化程度较低的难题,在电解加工基本原理的基础上,开发了专用的叶片电解加工计算机辅助阴极设计制造专家系统,主要介绍了该专家系统的基本结构、模块化组成和工作原理,并重点探讨了基于间隙内实际电场分布的叶片电解加工有限元阴极设计方法,最后通过一组工艺试验验证了该专家系统所设计阴极的加工精度.试验结果表明开发的阴极设计专家系统有较高的设计精度和良好的工作稳定性.

电动汽车传动系参数设计及动力性仿真

姬芬竹, 高峰, 吴志新

2006, 32(01): 108-111.

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摘要:
对电动汽车电动机、传动系的传动比和电池组容量等参数设计的原则和方法进行了分析和探讨,并以某种型号电动汽车为研究对象,对动力传动系的参数进行合理的选择和设计.建立了整车动力传动系统及其关键零部件电动机、电池、减速器等的性能仿真模型.应用电动汽车仿真软件ADVISOR(Advanced Vehicle Simulator)对整车动力性进行了仿真计算.仿真结果表明,以锂离子电池为能源的电动汽车的加速性、爬坡能力、最大车速、续驶里程等动力性能均满足设计指标要求,从而验证了仿真模型的正确性和有效性.

军用飞机使用可用度仿真论证

焦健, 王自力

2006, 32(01): 112-116.

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摘要:

使用可用度是军用飞机重要的可靠性维修性保障性RMS(Reliability, Maintainability and Supportability)顶层参数.为了确定合理有效的使用可用度,根据论证阶段的实际情况,综合考虑军用飞机任务需求、初始使用和保障方案以及相似装备的RMS指标等信息,利用Monte-Carlo方法和排队论构建模型.对仿真过程中的任务开始、故障时刻、维修时间的抽样进行了分析,给出了抽样公式.以军用飞机RMS指标和使用保障方案作为仿真输入,反复迭代计算获得一族使用可用度与RMS参数的关系曲线,再综合权衡获得合理的使用可用度和相关RMS指标.给出了可靠性仿真的算法流程和相关的计算...

可靠性强化试验定量评估方法

姚军, 曹心宽, 姜同敏

2006, 32(01): 117-120.

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摘要:
介绍了国外最新可靠性强化试验基本概念、各种应力极限分类和试验过程,阐述了强化试验的基础理论.针对可靠性强化试验无法进行定量分析的问题,引入应力强度干涉模型理论,运用干涉模型分析了强化试验中的产品失效原因,即试验环境应力大于产品工作极限应力.通过分析工作极限应力与产品实际使用环境应力的相互关系,推导了利用强化试验数据计算产品可靠度的相关公式,将定量分析引入强化试验中.并举具体计算实例说明了该方法的可行性.在此基础上,运用干涉模型和可靠度计算公式,分析了强化试验提高产品可靠性的2种基本途径:改进设计和提高工艺水平,进一步阐述了可靠性强化的基本原理.

空间柔性机构运动可靠性分析

张建国, 苏多

2006, 32(01): 121-124.

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摘要:

根据空间柔性机构运动可靠性的特点,利用浮动坐标系和模态柔性建立了柔性机构动力学微分方程, 并给出其迭代算法的数值求解方法.研究了柔性机构运动可靠性分析仿真方法,包括一次二阶矩法和高效响应面法,特别是针对空间柔性机构运动可靠性的特点,分析了以上方法的适用性.最后,应用ADAMS软件中柔性多体动力学建模、分析和仿真功能,并结合自主开发软件工具序列响应面法S RSM(Sequence Response Surfance Method),成功地对某空间展开机构的运动可靠性进行了分析仿真.