为满足未来航电系统音视频信息传输的需求，考虑车载嵌入式系统的候选实时多媒体网络AVB在航电环境中的应用，并对AVB与AFDX的传输进行了对比研究。首先构建AVB与AFDX标准对比；其次提出基于网络演算的AVB和AFDX端到端延迟计算方法；然后通过定义不同的消息传输场景，采用理论方法分析消息传输实时性的干扰要素；最后利用仿真方法予以验证。在典型1 000条虚拟链路的组网规模下，结果显示：AFDX高优先级流量的端到端延迟优于AVB，对于低优先级流量端到端延迟，则AVB和AFDX各有优劣；但受突发的流量影响，在增加50条各0.22 Mbit/s带宽的低优先级流量干扰情况下，高优先级流量平均端到端延迟的变化率在AVB中为0.25%，在AFDX中为0.38%；在增加50条各0.22 Mbit/s带宽的高优先级流量干扰情况下，低优先级流量平均端到端延迟的变化率在AVB中为5.17%，在AFDX中为10.25%。结果表明：时间敏感消息在AVB网络中传输实时性的抗干扰能力优于AFDX。

针对多干扰系统同时干扰多部雷达的干扰资源分配问题，提出一种基于直觉模糊集（IFS）和改进粒子群优化（IPSO）算法相结合的干扰资源分配方法。利用己方无源探测系统获得的敌方雷达参数，根据IFS理论得到敌方雷达的威胁系数；整合数据库中战场的己方干扰系统与敌方雷达系统信息，从空域、频域、极化方式和干扰样式4个方面定义了匹配度，表示己方干扰系统对敌方雷达系统的干扰效率，得到匹配度矩阵，结合敌方雷达威胁系数建立干扰目标函数；提出一种自适应调整权重、异步变化学习因子、针对离散问题的IPSO算法，并引入补偿粒子进行盲区搜索，求解出最佳干扰决策。仿真表明，本文提出的干扰资源分配方法相较于传统算法最优解正确率更高，且实时性更好。

将共形几何代数（CGA）引入空间并联机构位置正解中，提出了一种空间3-RPS并联机构位置正解新算法。以任意一条支链轴线与静平台平面的夹角为待求变量，基于点的CGA表达方法建立了该支链与动平台连接的铰接点关于待求变量的数学表达式；通过2次构造2个空间球和1个平面的外积，分别获得动平台其余2个铰接点的点对；利用距离公式，只需简单的平方运算可直接推导出该问题关于待求变量的一元16次输入输出方程，进而获得了该机构的全部16组解析解，无增无漏。该方法没有繁琐的坐标变换和矩阵计算，以及复杂的多元高次非线性方程组消元求解。通过数字实例计算表明，求解过程较清晰地揭示出机构运动的几何特点，几何直观性好。

基于飞机在湿滑跑道着陆时轮胎-水膜-道面相互作用流体力学平衡，得到道面积水水膜厚度、飞机行驶速度和轮胎花纹沟槽深度为动水压强的主要影响因素。以波音737-800的主轮胎为主要研究对象，建立轮胎-水膜-道面相互作用三维模型，基于Fluent软件建立三者相互作用有限元分析模型，采用流体体积函数（VOF）法获得轮胎迎水面水流分布情况和平均动水压强，利用上述有限元模型对动水压强影响因素进行规律性分析，得出动水压强的显著影响因素为道面积水水膜厚度和飞机行驶速度，动水压强与水膜厚度及行驶速度呈正相关，水膜厚度大于3 mm时水膜产生的动水压强增长较快，等于12 mm时动水压强达到并超过胎压（1.47 MPa），存在滑水风险。行驶速度小于100 km/h时，动水压强值小于胎压，不存在滑水风险。基于上述分析结果建立动水压强与水膜厚度、行驶速度和轮胎花纹沟槽深度之间的相关关系式，考虑着陆升力的影响，获得不同降雨条件下波音737-800临界滑水速度及着陆距离延长值，为飞机着陆安全行驶提供重要理论依据。

针对在现代工业、航空航天等领域具有广泛应用的分层网络控制系统无法采用集中控制方式的问题，研究了分层网络控制系统的分布式H_∞控制。首先，考虑网络诱导时延、数据包丢失和全局信息不可全部获取的情形，提出了分层网络控制系统的分布式控制策略，并将网络控制系统建模为具有分布式时变时延的离散切换系统。其次，基于Lyapunov-Krasovskii函数法，给出了系统稳定且满足给定H_∞性能要求的充分条件，该条件依赖于时延上界信息并具有较弱的保守性。利用锥补线性化方法，将控制器设计转化为具有线性矩阵不等式形式的优化问题，给出了控制器设计的迭代算法。最后，利用仿真算例，验证了所提方法的有效性。

高分辨率激波捕捉格式对含激波流场的数值模拟具有重要意义。在三阶WENO-Z格式（WENO-Z3）基础上，通过构造不同形式的全局光滑因子得到WENO-Z3N1、WENO-Z3N2、WENO-Z3N3格式。选取Sod激波管、双爆轰波碰撞、激波与熵波相互作用等经典算例，考察了3种格式（WENO-Z3N1、WENO-Z3N2、WENO-Z3N3）的计算性能。根据泰勒级数展开，理论推导给出3种格式的精度分析。通过探讨各格式理论精度与实际计算精度之间的关系得到如下结论：3种格式在连续解非极值点处的理论精度对实际计算性能起决定性的作用，并通过双马赫反射问题进一步验证该结论的可靠性。本文的研究给出一种三阶WENO-Z格式的改进方法，合理构造全局光滑因子使得格式在连续解非极值点处满足设计精度的要求。

研究了三维集成电路（3D ICs）中硅通孔（TSV）的建模方法及三维集成电路电源分配网络（PDN）的建模方法，并结合印制电路板（PCB）的电源分布网络和芯片PDN模型，提出了一种对板级三维集成电路进行电源网络上电磁敏感性（EMS）的建模和协同分析方法。首先给出了地-信号（GS）结构和地-信号1-信号2-地（GSSG）结构TSV的电路模型，电路模型与数值仿真结果做了对比，验证了TSV电路建模方法的准确性。接着对PCB板级三维集成电路中PCB的电源分布网络，PCB过孔，集成电路封装参数进行建模。最后创建了一个PCB-三维集成电路电磁敏感性级联分析模型，使用该模型来研究三维集成电路对电源干扰的敏感特性，并由此指导三维集成电路的敏感性分析。

疲劳损伤导致的破坏是工程结构最常见的失效形式之一。利用不可逆热力学理论框架和损伤的微观力学，基于脆性损伤的机理，建立了一种新的脆性疲劳损伤模型。新模型推导严密，以应力幅和材料损伤参数为控制变量，考虑了材料的初始损伤，并以12Cr1MoV钢为例进行实验验证。结果表明：新模型包含了初始损伤变量，可以用来估算材料的初始损伤；新模型在疲劳过程的初期，损伤很小时，相比同类型疲劳损伤模型具有显著优势，同时新模型能够应用于脆性材料疲劳损伤的寿命预测；新模型比同类型疲劳损伤模型形式简单、参数少，且与实验结果符合的更好。

针对METRIC模型中以备件期望短缺数计算的稳态可用度模型能否直接转换适用于非稳态时变可用度模型，扩展METRIC理论，分别建立了仅以备件期望短缺数计算的时变可用度模型和以备件期望短缺数及方差计算的时变可用度模型。在保障系统达到稳态（修复概率为1）和处于非稳态（修复概率小于1）情况下，分别采用2种时变可用度模型计算表决结构单元和串联结构单元的可用度，并与Monte Carlo仿真模型计算得到的结果进行对比分析。结果表明：以备件期望短缺数计算的时变可用度模型仅在串联结构单元且保障系统达到稳态时与仿真可用度值一致，适合于装备全寿命周期内备件配置优化的计算；以备件期望短缺数及方差计算的时变可用度模型无论保障系统处于稳态或非稳态，适应性均较强，适合于任务期作战单元备件配置优化计算。

针对现代飞艇控制中动力学模型不确定性带来的系统建模和参数辨识工作较为复杂的问题，提出了一种基于自适应建模和在线学习机制的控制策略。设计了一种在分析实际运动的基础上建立飞艇控制马尔可夫决策过程（MDP）模型的方法，具有自适应性。采用Q-Learning算法进行在线学习并利用小脑模型关节控制器（CMAC）神经网络对动作值函数进行泛化加速。对本文方法进行仿真并与经过参数整定的PID控制器对比，验证了该控制策略的有效性。结果表明，在线学习过程能够在数小时内收敛，通过自适应方法建立的MDP模型能够满足常见飞艇控制任务的需求。本文所提控制器能够获得与PID控制器精度相当且更为智能的控制效果。

在定量化风险评估中，针对变量分布参数存在依赖时的混合不确定性传播问题，提出一种考虑分布参数完全依赖、部分依赖以及独立传播情形的双层混合不确定性刻画与传播框架，内外层分布参数不确定性分别用概率分布与可能性分布刻画，采用蒙特卡罗模拟法与模糊扩展原则相结合的数值求解方法。针对认知不确定性分布参数依赖性，构建了统一的认知不确定性分布参数依赖性模型，并给出依赖性系数的概念。为实现认知不确定性分布参数独立性采样，设计了基于D-S证据理论与随机集相结合的不确定性传播算法，相比于概率刻画下的双层蒙特卡罗方法，计算代价有效降低。以某型氢氧发动机贮箱共底漏气率为算例，验证本文方法的有效性与可行性。

针对在随机接入中由于碰撞导致吞吐率低、信道拥塞时不能满足高优先级数据有效传输的问题，提出一种具有不等差错保护性能的多用户随机接入方法。该方法将数据包复制多份，根据选定的度分布在不同时隙中传输，将随机接入过程映射到二分图上；接收端利用连续干扰消除（SIC）技术，将碰撞的数据包恢复出来。在高链路负载下，从每帧中选取若干时隙，只允许高优先级用户接入，以提高对高优先级数据包的译码概率。使用“与或树”理论对提出的方法进行了理论分析，并进行了实验仿真验证。仿真结果表明：提出的多用户随机接入方法与传统ALOHA协议相比，在低链路负载下有效避免由于碰撞引起的吞吐率下降；与IRSA协议相比，高链路负载下有效提高高优先级用户的吞吐率。

本文中实现了一种实时鲁棒的目标跟踪方法，提出了新颖的基于目标形状和外观的稠密循环采样方法、循环矩阵和频域空间的能量最小化目标跟踪方法。本文方法总体上减少了需要处理的数据量，尤其是加入了循环矩阵，极大地简化了计算过程，并将目标特征转换到高维频域空间进行了线性表示，最后用高频空间能量最小化的方法实现了更加快速和精准的目标跟踪。通过大量的对比实验表明，本文方法的总体效果较好，在目标朝向变化、场景光照变化、视频抖动、目标尺度模式变化、目标部分遮挡等环境下，较目前效果最好、最新的方法，本文方法在综合的跟踪精度和效率方面更能取得较好的效果。

波分复用光（WDM）网络是目前较好的航空电子网络解决方案之一，具有高带宽、强灵活性、对协议和比特率透明、强扩展性等优点。但在实时性方面，WDM网络的消息传输存在不确定性，无法满足未来航空电子网络对于时间关键消息强实时性保障的要求。本文将时间触发机制引入WDM网络，设计了时间触发航空电子WDM（TTAWDM）网络的体系结构，包含协议栈、消息类型、调度流程等。TTAWDM用时刻调度表规划时间关键性消息的传输，保障消息传输过程和传输延时的确定性，以满足强实时性要求。在TTAWDM体系结构设计的基础上分析了网络消息的实时性，基于网络演算推导出速率限制消息的延时上界计算方法，并构造仿真实验展示了TTAWDM对于强实时性保障，同时验证了延时上界计算方法的有效性。

超流体量子干涉陀螺采用热驱动方式时，陀螺内部流量、压强、温度多参数变化及相互影响，致使加热电阻功率与超流体在弱连接处形成的约瑟夫森频率关系复杂。为了保证陀螺持续稳定的工作在约瑟夫森频率下，必须对陀螺内部约瑟夫森频率的形成机理进行精确建模。针对超流体陀螺热驱动工作方式，首先，从陀螺内腔流体的熵变角度出发，建立了陀螺的温度变化、压强变化和输入-输出模型；然后，仿真分析了在恒定加热电阻功率和线性时变加热电阻功率时超流体陀螺温度和压强随时间的变化特性，对比不同加热电阻功率对陀螺的化学势差和约瑟夫森频率的影响，得出加热电阻功率的工作区间以及约瑟夫森频率的范围；最后，探索分析了约瑟夫森频率对超流体陀螺输出和陀螺精度的影响。

对旋风机前后级转速比对风机气动特性影响较大，合适的转速比有利于提高对旋风机气动性能。采用数值计算和实验模拟方法研究对旋风机前后两级叶轮转速改变对风机气动特性的影响。首先，通过速度三角形定量分析转速改变对风机功率和内部流动参数的影响。之后，数值计算的结果与实验进行对比，分析基准转速下风机整体性能的变化。最后，通过数值计算结果对风机内部气体的流动进行具体分析，发现在保持进口条件不变的条件下，前后两级叶轮转速改变相同百分比时，第1级转速改变可以更加有效的改变风机的流动参数和性能，综合比较整体性能变化与实际应用确定了最优转速比为1.1：1，此转速比下传动效率为88.4%时对旋风机效率为75%。

在进行自动着舰系统（ACLS）设计时，美军标AR-40A是目前较为常用的参考设计准则，但该准则的要求主要针对F/A-18等Ⅳ类飞机提出，并未说明在应用于Ⅰ类飞机自动着舰系统设计时的适用性。为研究AR-40A在Ⅰ类飞机自动着舰系统设计时的适用性，针对某型飞机及其尺寸缩比率为4的缩比机进行了全自动着舰系统设计。通过飞机-航母-大气环境综合仿真，选取着舰效果较好的全自动着舰系统设计结果，通过对其频域特性曲线分析对比，验证了AR-40A在Ⅰ类飞机自动着舰系统设计中的适用性。通过原型机、缩比机、F/A-18三者的频域特性对比，提出了AR-40A在应用于小型飞机自动着舰系统设计时应进行的低频段、中高频段划分及幅值、相角带宽频率等关键边界要求的修改建议，拓展了该准则的适用范围。

为了测量和评估航天员在轨维修的工作负荷，在时间线分析法和多资源占用理论的基础上，确定了用间接获取的资源需求占用率、直接测量的占用时间2个维度来进行工作负荷主客观综合评估，并提出基于动态时间窗口的时间-多资源占用的工作负荷评估模型。为了验证模型的有效性，搭建典型在轨维修任务——液体回路子系统的维修试验环境，招募被试，获取主观工作负荷数据，进行维修视频采集和动素时间测定。结果表明，本文模型的工作负荷值与主观工作负荷评估值显著相关且吻合较好，验证了其有效性。

提出了一种捷联惯性/天文/雷达高度表的弹道导弹组合导航方法。针对传统SINS/星敏感器组合无法从根本上解决惯导速度位置误差发散的问题，引入RA测量数据，以海拔计算高度与海拔观测高度的差值作为新的量测量，并推导了全微分方程，结合姿态误差角建立4维观测模型，针对弹道中段导航，以SINS误差方程作为系统状态模型，通过扩展卡尔曼滤波（EKF）进行组合导航解算。仿真结果表明，当SINS精度为惯导级、星敏感器测量精度10″、RA测量精度50 m时，经过1 810 s的飞行，再入点时刻速度误差小于1 m/s、圆概率误差（CEP）为1.2 km，比传统SINS/CNS方法速度和位置误差分别减小了76.1%和65.0%。

已有的研究证实，在均匀各向同性湍流中速度梯度张量（VGT）演化的无量纲时间是当地Kolmogorov时间。本文使用大涡模拟的方法，计算了一个雷诺数7 000的槽道流场，以到壁面的无量纲距离的大小将流场分为不同区间，使用当地Kolmogorov时间对不同区间的应变率张量的拉格朗日时间自相关函数进行无量纲化。发现不同区间自相关函数的下降曲线不完全重合：在对数区中不同区间自相关函数的下降曲线基本重合，但在靠近壁面的黏性底层和过渡层中则无此现象。因此，当地Kolmogorov时间不是槽道中速度梯度张量演化的普适无量纲时间。

针对雷达探测自卫干扰状态的隐身飞机时，探测性能难以被评估问题，提出了一种基于侧站盘旋航迹的隐身飞机自卫干扰模型。在经过飞机敏感性分析、航迹参数设定和坐标系转换后，对飞机视线姿态角进行了解算，结合飞机全空域的静态RCS数据，仿真计算了时变的动态RCS序列。依据雷达探测距离方程，分析得到了飞机在正常飞行状态和自卫干扰状态的雷达探测范围变化结果；并利用雷达探测概率公式，对飞机在2种状态下的瞬时探测概率进行了比较研究。结果表明：隐身飞机自卫干扰能够缩减探测距离，减小探测概率，降低雷达探测性能，为交战双方积累电子战经验提供了一定的参考价值。

飞机的爬升梯度反映了其越过地面障碍达到安全高度的能力，为保障民机复飞时的飞行安全，适航条款规定复飞爬升梯度应满足一定的数值要求。根据适航条款对民机复飞程序和复飞爬升梯度的规定，提出了一种基于数字虚拟飞行的复飞爬升梯度适航符合性评估方法。基于适航条款规定和驾驶员操纵特点，建立了复飞任务的数字化模型和驾驶员操纵模型，进而以中国某型涡喷支线客机为对象建立飞行动力学模型，构成了可进行复飞爬升任务仿真的数字虚拟飞行仿真系统。通过仿真计算完成了对着陆爬升和进场爬升的爬升梯度评估，并与真实试飞结果对比，评估相对误差在10%以内，验证了本文方法的适用性和准确性。本文方法可应用于民机的概念方案设计，为保证飞机复飞爬升性能的适航符合性和最大着陆重量的确定等提供支持。

坐标旋转变换常用方法有四元数和欧拉角。欧拉角需3次转位，3个参数，有12种转位次序；四元数需一次转位，4个参数。欧拉角因转位次序固定，极易出现万向节锁现象。四元数虽可避免万象节锁现象，但比欧拉角多一个维度，在数据存储上要多33%的数据量，且易因浮点数舍入误差累积而导致不合法现象。为避免上述方法的缺陷，提出一种新的坐标旋转变换方式，引入偏矢轴和偏矢角等全新概念，并严格推导了基于三元角的坐标旋转变换矩阵。在描述上，该方法仅需2次转位，比欧拉角转位次数少，且避免了万象节锁现象；比四元数参数少，且更形象直观，易理解，在对复合运动的描述上更为方便。所提方法对惯性导航、旋转调制等相关领域中姿态变换的设计与分析提供了更加方便的数学手段。

利用搅拌铸造法制备出不同体积分数的YAl_2p/Mg-14Li-3Al复合材料，然后将其挤压成薄壁管材，通过金相显微镜、扫描电镜和万能试验机等手段研究了热挤压变形对复合材料显微组织及力学性能的影响。结果表明，通过热挤压变形，YAl_2p增强体的分散性得到改善，复合材料的显微组织明显细化，力学性能显著提升。其中挤压态体积分数为1%的YAl_2p/Mg-14Li-3Al复合材料与铸态相比，抗拉强度和屈服强度均提高了60%以上，塑性得到改善。在挤压的过程中，复合材料的挤压力峰值与Mg-14Li-3Al合金相比略有增加，且挤压力峰值达到的时间存在滞后的现象。

视觉跟踪中，高效鲁棒的特征表达是复杂环境下影响跟踪性能的重要因素。提出一种深度稀疏神经网络模型，在提取更加本质抽象特征的同时，避免了复杂费时的模型预训练过程。对单一正样本进行数据扩充，解决了在线跟踪时正负样本不平衡的问题，提高了模型稳定性。利用密集采样搜索算法，生成局部置信图，克服了采样粒子漂移现象。为进一步提高模型的鲁棒性，还分别提出了相应的模型参数更新和搜索区域更新策略。大量实验结果表明：与当前主流跟踪算法相比，该算法对于复杂环境下的跟踪问题具有良好的鲁棒性，有效地抑制了跟踪漂移，且具有较快的跟踪速率。

为了满足变循环发动机（VCE）性能寻优控制（PSC）需求，提出了一种基于序列二次约束二次规划（SQCQP）算法的性能寻优控制算法，通过罚函数将二次约束二次规划（QCQP）子问题转化为适应度函数，并提出一种改进微分进化（IDE）算法求解QCQP子问题，以获得最优的搜索方向。与序列二次规划（SQP）算法相比，本文提出的基于IDE算法求解QCQP子问题的SQCQP算法（IDE-SQCQP）能在更少的迭代次数下寻到更优的解。将IDE-SQCQP算法应用于变循环发动机的性能寻优控制中，数字仿真结果表明，在最大推力寻优控制中，IDE-SQCQP算法用时比SQP算法减少16.81%，优化效果提升了21.50%，在最小油耗寻优控制中，IDE-SQCQP算法用时比SQP算法减少14.90%，优化效果提升了31.03%，达到了算法提出的目的。

以飞机移动生产线为实际背景，将作业装配过程调度抽象为资源受限项目调度问题并进行了扩展，引入物料配送与线边存储决策，以及相关能力约束等实际因素，建立了以装配总工期最小化为目标的数学模型。针对模型，设计了一种以遗传算法为框架的启发式算法，其中结合了解生成算法和局部优化搜索算法。在遗传算法较优的全局搜索能力下，通过SCRDS算法综合作业顺序、资源约束、配送能力、线边空间等因素，联合决策作业开始时间、物料配送时间和物料在线边空间的存储位置，提出了两作业间物料摆放位置调整的局部优化搜索算法，对作业开始时间和物料配送时间进行再优化，进一步缩短了装配总工期。利用标准算例库进行了数值实验，实验结果证明了模型与算法的有效性。