为研究不同非均质壁面对液滴的俘获能力，采用界面追踪法（FTM）结合广义滑移边界建立了接触角模型，对液滴在非均匀润湿的非均质壁面上的运动过程进行了数值模拟研究。液滴在倾斜壁面上受到重力作用由均匀润湿部分下滑至非均匀润湿部分，通过改变Bo数、Oh数、非均匀润湿程度研究了液滴在非均匀润湿区域的运动规律。研究表明：Bo数越大，液滴运动受壁面阻力影响越小，液滴下滑的速度越快，液滴越难以被俘获；Oh数越大，液滴运动受壁面阻力影响越小，液滴越难以被俘获；非均匀润湿程度越大，非均质壁面对液滴的阻力越大，液滴越易被俘获。

离子推力器工作时向外喷出的羽流与航天器表面碰撞，会引起敏感材料热变形等热效应，严重时会导致航天任务失败。针对兰州空间技术物理研究所研制的LIPS-200型离子推力器羽流热效应进行了仿真分析。仿真中，使用粒子网格（PIC）方法处理等离子体运动，使用直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法处理粒子间碰撞，使用Maxwell模型处理粒子与壁面的能量交换，对电推进羽流热效应测量中的部分测点进行了数值模拟。结果表明，仿真结果与实验数据符合较好，离子推力器出口轴线上滞止热流仿真值与实验测量值误差小于17.0%。此外，热流计对流场的影响主要集中在热流计附近0.1 m范围内，对整体流场影响较小。

为研究流动应力计算对铝合金板材充液热成形性能的影响，进行了板材热态胀形试验，得到了不同直径的胀形高度-压力曲线。结合三坐标测量仪测得的胀形零件轮廓数据，拟合出了最小二乘圆（LSCF）半径，发现在高径比（h/a）范围（0.18 < h/a≤0.68）内，对应的曲率半径与圆形半径之间的圆形度误差为5%。为获取更为精确的应力-应变曲线，通过对现有曲率半径和厚度理论模型进行比较，结合流动应力计算，发现Hill及Panknin曲率半径模型的平均值及Kruglov-Hill厚度模型最符合试验数据。利用组合模型计算胀形试验所得到的胀形高度-压力曲线，得到了不同温度、不同压力率下的应力-应变曲线。结果表明，210℃时方向异性（轧制方向及垂直方向）对铝合金7075-O胀形件曲率半径的影响很小；同时，压力率可影响其应力-应变曲线。

传统的直接转矩控制（DTC）可以在一定程度上减小开关磁阻电机（SRM）的转矩脉动，但是在换相区的转矩脉动抑制效果较差，并且传统的PI控制存在超调量大、鲁棒性差、抗负载扰动能力有限的缺点。因此，设计了基于负载转矩变化率自适应估计的二阶终端滑模转速控制器，在有限时间内使得系统状态迅速收敛到平衡点，实现无需已知扰动上界快速输出给定转矩。此外，对传统的扇区规则进行改进以优化电压矢量的选取，减少由于换相产生的转矩脉动。仿真和实验结果表明：改进后的DTC系统拥有良好的调速控制性能，抗干扰能力强，鲁棒性好，能进一步减少转矩脉动。

为研究低介质黏度和自冷却结构限制下的航空燃油泵滑动轴承润滑特性分布规律，基于油膜动压润滑流动的Reynolds方程和等效黏度润滑流动模型，以绝热流动为假设简化滑动轴承内部流动的能量积分方程，构建一种联合Reynolds方程和绝热流动能量积分方程的燃油泵滑动轴承热流动润滑流动模型。采用CFD数值模拟和有限差分法相结合的混合仿真方法，分别对不同的间隙比、偏心率、宽径比条件下的滑动轴承的油膜压力、油膜厚度、油膜温度、端泄漏量、摩擦阻力等润滑特性进行了仿真分析。仿真结果表明：采用CFD计算滑动轴承径向载荷精度优于4.0%；保持偏心率不变，油膜承载力随着间隙比的增加而单调下降，油膜厚度随着间隙比的增高而增加；保持间隙比不变，油膜的承载力随着偏心率的增大也逐渐增大，油膜厚度随着偏心率的增高而下降，而油膜温度与油膜厚度成反比，且随着偏心率的升高，油膜温度的峰值越来越明显；当偏心率、间隙比一定时，可通过增加宽径比提高滑动轴承的油膜承载力。因此在滑动轴承的设计中，需综合考虑油膜承载力、端泄漏量、油膜厚度和温升间的相互制约因素，合理地优化间隙比、宽径比和偏心率以提高滑动轴承润滑性能。

针对通用电机运动控制器（UMAC）下的传统PID控制和现有的模糊PID控制自适应性和鲁棒性较差，伺服系统的动静态性能不理想的问题，将RBF神经网络引入到UMAC的PID参数调节中，增强伺服系统的自适应性和鲁棒性，并提高系统动静态特性。通过UMAC的嵌入式PLC程序对算法进行了实现，位置阶跃响应实验和正弦跟踪实验表明，RBF神经网络PID控制下的伺服电机位置阶跃响应上升时间由传统PID控制下的0.164 s和模糊PID控制下的0.118 s减小到了0.017 s，峰值时间由传统PID控制下的0.196 s和模糊PID控制下的0.131 s减小到了0.023 s，调节时间由传统PID控制下的0.216 s和模糊PID控制下的0.142 s减小到了0.025 s，电机响应速度变快；RBF神经网络PID控制下的伺服电机位置正弦响应动态跟随最大误差由传统PID控制下的188 counts和模糊PID控制下的120 counts减小到了39 counts，且误差波动较小、平稳，伺服电机动态跟随性能显著提高。

针对粗糙集（RS）理论在处理评估问题时，无法处理决策属性缺失的信息系统的问题，提出一种基于信息熵（IE）和粗糙集的空中目标威胁评估模型。该模型通过信息熵方法计算各属性权重，选取最大权重的属性替代决策属性，构建完备的粗糙集决策信息系统，并根据属性重要性方法进行离散化处理，基于决策辨识矩阵实现属性约简和权重计算，对空中目标的威胁程度进行量化评估。模型拓宽了粗糙集理论在评估中的适用范围，减少对先验信息的需求与人为主观因素的影响。仿真结果表明，该方法可以实现对空中目标的有效评估。

表面触觉再现技术可通过裸指触摸屏幕来感知物体特性，在多媒体终端实现高效自然的交互，具有巨大的研究价值，因而得到国内外研究学者的广泛关注。然而，现有研究多集中于力觉交互设备，未对表面触觉再现设备进行系统分析，且对设备的各项性能评价过于主观，未给出客观可信的表面触觉再现技术评估标准。首先，在充分研究现有表面触觉再现技术的基础上，重点对近十年表面触觉再现技术进行补充和完善。将表面触觉再现设备分为振动式、压力式、压膜式、静电力式和电刺激式，重点从工作原理、装置构成和性能指标等方面对典型设备进行详细分析和介绍，总结设备在触觉表达方面存在的优缺点。然后，针对现有评价方式过于粗糙和主观的问题，提出一种表面触觉再现技术的评估方法。通过制造难度、工作区间等7种评价指标全面评价设备的性能，采用专家打分法和层次分析法获得振动式、压力式、压膜式、静电力式4种设备在每种评价指标下的权重，并对4种设备在多媒体终端应用中的性能优劣进行排序，为不同领域下选择和评价表面触觉再现设备提供参考。最后，总结现有设备的不足，讨论其未来的研究和改进方向。

鸬鹚在水面起飞的过程中，进行周期性扑翼运动的同时，其脚蹼也不断进行周期性拍水运动。为探究脚蹼周期性拍击水面对鸬鹚水面起飞的贡献以及定量计算每个拍水周期中脚蹼力的大小，探讨了鸬鹚起飞过程中后肢力量的贡献以及需要腿部力量辅助的原因；同时，比较自然界生物在水面行走或奔跑方式的异同，从而研究鸬鹚等水栖鸟类在水面上连续拍水的机理。通过蛇怪蜥蜴和鸬鹚脚蹼水上运动模式和机理的对比，类比研究脚蹼对水面冲击而产生支持身体冲量的大小与脚蹼在拍水时与水接触变化的过程；定义鸬鹚腿部自由度，建立鸬鹚起飞过程脚蹼周期性拍水运动的运动学模型，分析腿部关节角度与脚蹼中心坐标的D-H矩阵，并研究关节角速度与脚蹼中心速度的雅可比矩阵，通过现有的视频分析验证模型可靠性，并对鸬鹚脚掌运动以及水平、竖直方向的运动做了基本计算。

发动机结冰脱落现象因其随机性和复杂性很难通过计算仿真获得可靠的结果，而冰风洞试验又因其高昂的使用成本限制了该方法的普及。为此建立了一个兼顾可行性及经济性，同时具有一定可靠性的试验方法，即借助冷库环境并利用斜流风机、喷雾耙、温度调节系统等模拟飞行过程中可能面临的结冰环境；以某型号民用飞机涡扇发动机缩比带动力模型为对象，研究不同工况下叶片结冰及冰脱落的特性和规律。在正式试验之前，通过热线风速仪、喷雾激光粒度仪、标准冰刀和金属格栅分别对来流速度、流场中液态水含量、水滴的平均粒径进行了标定。为克服云雾循环/聚集的问题，开发了云雾吸附系统，便于在封闭的冷库环境中维持流场的稳定性。试验结果表明：当转速为2 400 r/min不变时，随着环境温度的降低，冰脱落所需的时间及剩余冰的特征长度均先减小后增大，其拐点出现在-3.5~-5℃的区间内；当环境温度为-7℃不变时，叶片绕转轴的转速越大，冰脱落所需的时间及剩余冰的特征长度均单调减小。

规约是并行应用最常用的集合通信操作之一，现存规约算法存在2方面主要问题。第一，不适应复杂环境，当计算环境出现干扰时，规约效率显著降低。第二，不支持容错，当节点发生故障时，规约被迫中断。针对上述问题，提出一种基于任务并行的高性能分布式规约框架。首先，该框架将规约拆分为一系列独立的计算任务，使用任务调度器以保证就绪任务被优先调度到具有较高性能的节点上执行，从而有效避免了慢节点对整体性能的影响。其次，该框架基于规约数据的可靠性存储和故障侦听机制，以任务为粒度，可在应用不退出的前提下实现故障恢复。在复杂环境中的实验结果表明，分布式规约框架具有高可靠性，与现有规约算法相比，规约性能最高提升了2.2倍，并发规约性能最高提升了4倍。

舰载机在任务繁忙和障碍密集的飞行甲板上运动，为了降低舰载机的能耗和增加发动机使用寿命，一般由牵引车牵引舰载机运动，舰载机和牵引车构成牵引系统。为了提高牵引系统出行任务的安全高效性，提出了一种甲板环境下的牵引系统路径规划方法。建立了路径规划的数学模型，该模型包括牵引系统运动学模型和机动能力约束，任务目标函数和任务约束模型，以及障碍物规避模型。结合上述模型，基于几何学理论和Dijkstra算法设计了最优路径的搜索方法。以尼米兹级航母飞行甲板为例，进行了牵引系统的路径规划和跟踪控制仿真，结果表明了模型的合理性和方法的有效性。

为了实现空空导弹的高机动性，基于模型后体直径D以及试验风速的雷诺数Re_D=1.54×10⁵，通过风洞测力和测压试验对钝头旋成体背涡流动特性随迎角的演化形式进行了研究。根据对模型不同迎角下所受侧向力、截面压力分布以及截面侧向力系数随时间波动情况的分析，确定了不同迎角下的钝头旋成体背涡流动形式。以此划分了4个迎角分区：附着流动区（α≤10°）、对称涡流动区（10° < α≤20°）、定常非对称流动区（20° < α≤50°）和非定常非对称流动区（α>50°）。对各迎角分区的背涡流动特性进行了详细讨论。

针对约束再入点地理位置的再入飞行器离轨问题，提出了一种基于星下点机动的离轨规划方法。再入飞行器的离轨轨道设计受到飞行器当前轨道状态和再入点参数的约束。首先，基于轨道飞行原理，建立了一般椭圆轨道冲量模型下离轨制动参数和再入点参数的关系，分析了最优离轨的推力施加原则；其次，在考虑地球自转的前提下，提出了直接离轨必要条件，针对约束再入点经纬度的问题，完善了利用非线性规划优化方法确定有限推力模型下离轨点位置的策略，同时给出了符合燃料最优目标的离轨制动参数；最后，探讨了一般情况下初始轨道不满足直接离轨必要条件时，为满足星下点约束而进行的轨道机动施加策略。

为了分析带有变阻尼缓冲器的典型腿式着陆器软着陆性能，建立了着陆器的整机动力学仿真模型。结合仿真模型与蒙特卡罗法分析了着陆器在不确定着陆工况下的软着陆性能，验证了变阻尼缓冲器应用在着陆器中的可行性。基于动力学仿真模型和优化拉丁超立方实验设计抽取样本点，构造了描述变阻尼缓冲器缓冲特性参数、着陆工况参数与软着陆性能指标值之间映射关系的不完全三阶多项式响应面代理模型。为了得到性能最佳的变阻尼缓冲器，结合响应面模型、蒙特卡罗法与第二代非劣排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）对变阻尼缓冲器的缓冲特性参数进行了优化。通过仿真模型验证，优化后的变阻尼缓冲器使着陆器的软着陆性能得到提升。

利用气动参数对未知气动力建模是提高高超声速滑翔目标跟踪精度的有效途径。对目标气动加速度及其导数项进行分析，在非耦合气动参数模型的基础上，考虑气动加速度在转弯和俯仰方向存在的先验信息，推导滚转和螺旋2种耦合气动参数模型。利用一种分离估计模型对目标状态与气动参数进行估计，分别给出状态滤波器和气动参数滤波器的表达式。同时，考虑不同飞行模式下参数的机动频率，构建基于耦合气动参数的交互多模型跟踪算法。仿真表明，本文所提算法精度显著高于针对该类目标的其他跟踪算法。同时，滚转模型的性能优于螺旋模型，且计算复杂度更小。

针对大气层外飞行器大角度姿态机动控制问题，提出了一种能量最优的线性伪谱模型预测大角度姿态机动控制方法。首先，通过离线弹道规划获得满足初始、终端约束且能量最优的姿态机动控制轨迹；然后，以离线弹道为基准对姿态动力学方程进行小扰动线性化处理，获得以状态偏差为自变量的线性误差传播方程；最后，以能量最优作为性能指标，通过高斯伪谱法对原问题进行离散，推导获得满足终端偏差修正的控制解析表达式。数值计算和蒙特卡罗仿真表明，该方法不仅计算精度高、求解速度快，满足实时计算要求，而且具有较强的鲁棒性，能够实时消除各种干扰。此外，在同等控制精度条件下，该方法相对传统线性二次型调节器（LQR）跟踪方法，能量消耗减小10%。

基于当前对变幅多轴疲劳的研究，首先简要回顾了3种常用的变幅多轴疲劳寿命分析方法，包括Bannantine-Socie方法、Wang-Brown方法及王雷-王德俊方法。之后介绍了3种方法在程序中实现的具体方式，并对3种方法进行了编程实现。最后采用以上3种方法对飞机某结构危险部位在飞机服役过程中所承受的应力（应变）谱进行了分析，得到了3种方法的预测寿命。此外，为了比较多轴疲劳载荷对该结构寿命的影响，采用单轴的Manson-Coffin方程对该结构进行了寿命分析。通过对各方法的寿命分析结果对比分析，Wang-Brown方法的预测结果比较合理，王雷-王德俊方法的预测结果偏保守，Bannantine-Socie方法的预测结果较其他2类方法偏大，而单轴疲劳寿命分析方法会给出较为危险的预测结果。

针对多个机动群目标跟踪问题，提出了一种多模型伽马高斯逆威夏特-广义标签多贝努利（MM-GGIW-GLMB）算法。采用多模型算法对群目标进行运动建模，利用最适高斯（BFG）近似在预测阶段对多模型进行融合，减小了多模型算法的运算量，为进一步提高算法在目标机动阶段的跟踪性能，引入强跟踪滤波器（STF）对BFG算法得到的预测状态协方差进行修正。利用最优次模式分配（OSPA）距离及其一倍标准差和航迹标签正确率衡量算法对机动群目标的跟踪性能。仿真结果表明，本文算法能够提升对机动群目标的跟踪精度和稳定性。

在外场雷达散射截面（RCS）测量中，受随时间变化的环境因素影响，不同时刻测得到的数据其幅度和相位不完全相干，导致直接采用背景矢量相减技术难以有效地抑制背景杂波。建立了测量系统-测试场时变传递函数的参数化模型来表征环境变化对雷达接收回波的影响，并在此基础上提出了一种改进的精确背景抵消处理技术。首先，从现场测量回波数据中提取辅助校准区域数据；然后，利用降噪互相关法和优化相干函数法估计出时变传递函数模型参数，并据此对不同时刻测得的回波数据进行幅度和相位补偿，使得两者完全相干；最后，做精确的背景矢量相减处理。实验结果验证了本文技术和算法的有效性。

针对绳系系统离轨稳定控制问题，开展了系绳和绳端卫星构成的绳系系统在拖拽离轨过程中系绳摆动稳定控制方法研究。在考虑拖拽离轨过程中约束下，首先建立了包含绳端卫星的姿态运动的模型，并建立了绳系系统的离轨动力学方程和便于控制器设计的简化动力学方程。其次根据模型预测原理以最优化方法设计参考轨迹，最后以模型预测控制方法为基础设计了稳定系绳摆动的非线性模型预测控制方法。使用MATLAB软件平台仿真，验证了所设计的参考轨迹能完成目标和模型预测控制器有好的跟踪能力。

基于三维激光扫描系统的移动机器人动态环境地图构建技术是机器人智能感知技术的重要组成部分，而三维激光扫描系统的设计及标定技术对于地图构建的精度有决定性的影响。针对应用于小型移动机器人的三维激光扫描系统低成本、小型化的需求，设计了一套由高精度旋转云台和小型二维激光测距传感器组成的三维激光扫描系统，并提出了一种新的系统参数标定方法以提高三维扫描测量的准确度。该方法使用镂空圆孔标定板作为标定对象以完成对三维扫描特征自动准确获取，并根据非线性最小二乘法对三维激光扫描系统的参数进行优化计算。实验结果表明，所设计的三维激光扫描系统能够准确地测量周围环境的三维信息，实现了以低成本获得高质量环境建模的三维扫描数据技术。

极化码是适用于物理层wiretap信道安全模型的一种编码方式，针对在超奈奎斯特（FTN）条件下传输的极化码，设计了一种无需获知窃听信道信噪比（SNR）的帧间链式加密的安全结构。通过混淆结构将对合法接收端可靠而对非法窃听端阻塞的码元进行扩散，利用物理层主信道和窃听信道的差异，在每一帧中生成主信道可译而窃听信道不可译的密钥序列，对下一帧进行加密，实现安全容量的帧间传输。仿真结果显示，在FTN加速场景和窃听信道SNR相对于主信道波动的前提下，提出的极化码帧间安全结构可在wiretap信道的平均信道退化程度为0 dB时实现信息的安全传输。

为探究微重力环境中，通过肋片强化了传热的相变储能单元中相变材料融化过程，通过数值模拟方法探究了微重力作用时相变材料融化过程中传热特性。通过地面实验与重力作用下数值模拟结果对比验证数值模拟方法的准确性，对比重力和微重力作用2种情况下数值模拟结果以揭示微重力环境中相变材料融化过程的特性。结果表明，当相变储能单元受微重力作用时，相变材料融化速率明显下降，热量主要通过热传导传递，融化的相变材料从顶端膨胀溢出向空间扩散，局部低温区域在相变储能单元中上部。

在复杂环境条件下的宽带雷达目标散射特性测量中，场地周围环境产生的零多普勒杂波（ZDC）会严重影响目标测量数据的准确性。为了有效地抑制背景杂波、提高目标散射信号的测量精度，提出了一种基于最大概率提取技术。该技术首先通过方位滑窗平均得到每个频点的初始固定背景杂波估计，然后对每个频点的杂波初始估计进行统计直方图处理得到最大概率幅度统计量，并依据该统计量完成门限处理得到最终的杂波估计值，从而消除方位滑窗平均处理中的剩余目标信号分量、实现精确的背景提取与抵消。对典型目标的外场测量数据处理结果验证了本文方法的有效性。

为了提高航空发动机工作状态识别准确率和效率，避免人工识别中存在的误判和耗时耗力问题，提出了基于混沌脉冲蝙蝠算法（CRBA）优化的多核支持向量数据描述（CRBA-MKSVDD）智能识别方法。研究了多核支持向量数据描述（MKSVDD）改进策略，引入混沌脉冲发射率提高了蝙蝠算法（BA）的收敛速度和收敛精度，得到了CRBA；通过CRBA优化MKSVDD的惩罚因子和核参数，同时对飞参数据进行了特征提取；基于特征飞参数据训练了CRBA-MKSVDD分类器，并对某型发动机一个飞行架次的工作状态进行了识别。结果表明，该方法识别准确率达到97.547 9%，可用于与发动机工作状态的相关研究和应用。