针对复杂环境下不规则目标的路径规划问题,提出了一种带有运动学约束的遗传避碰规划算法。以舰载机在航母甲板上的路径规划问题作为研究对象,并且该算法可推广至其他具有此类约束的路径规划问题中,它较好地解决了目标形状复杂、障碍环境复杂、目标运动时带有回转半径约束等特殊问题。在传统遗传路径规划算法的基础上,针对性地设计了三维位置和姿态混合编码、三段法路径解码、轨迹包围盒的碰撞检测及距离计算等方法,并在遗传操作中引入惩罚项和修补策略来辅助算法寻优。最后,为得出复杂环境下的最优路径,基于VC++平台对算法进行了仿真验证。结果表明,在复杂障碍环境下,本文提出的算法可求得最优避碰路径,并满足预先设定的目标回转半径约束,能够有效地解决此类目标的避碰路径规划问题。

代理模型方法由于能显著提高工程优化设计问题的效率，在航空航天及其他领域得到了广泛重视，并逐渐发展成为一类优化算法，本文称其为代理优化（SBO）算法。在现有的代理模型方法中，如多项式响应面、径向基函数、神经网络、支持向量回归、多变量插值/回归、多项式混沌展开等，源于地质统计学的Kriging模型具有代表性，是一种非常具有应用潜力的代理模型方法。以飞行器设计领域的优化问题为背景，介绍了Kriging代理模型及应用于优化设计的理论和算法的最新研究进展。首先，概述了Kriging模型的基本理论和算法，并讨论了影响Kriging模型鲁棒性和效率的几个关键性问题。其次，回顾了Kriging模型理论和算法研究的3个最新研究进展，包括梯度增强型Kriging、CoKriging和分层Kriging模型。而后，分析提炼了基于Kriging模型的代理优化算法的优化机制和优化框架，给出了“优化加点准则”和“子优化”的概念，并介绍了目前常用的几种优化加点准则及其相应子优化问题的求解与约束处理；同时，还介绍了最新提出的局部EI加点准则以及代理优化的终止条件。最后，介绍了代理优化在标准测试函数算例验证、飞行器气动与多学科优化设计典型算例确认方面的研究进展，并对当前存在的一些关键科学问题以及未来研究方向进行了讨论。

剩余寿命(RL)预测是设备预测维护的关键环节。准确在线预测能够为维护策略的实时安排提供更加精确的技术支持,有效避免失效的发生。工程实际中,反映设备退化过程的性能指标往往不能直接监测,为解决隐含退化过程的剩余寿命在线预测问题,提出一种基于半随机滤波-期望最大化(EM)算法的预测方法。首先以剩余寿命为隐含状态,构建状态空间模型描述直接监测数据与设备剩余寿命间的随机关系。为实现单个设备剩余寿命的在线预测,依据到当前时刻为止的监测数据,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)与期望最大化算法相互协作的方法实时估计与更新模型未知参数和剩余寿命分布。最后,将该方法用于惯性测量组合(IMU)剩余寿命在线预测问题,实验结果表明该方法能够提高预测的准确性并减少预测的不确定性。

抗冲蚀性是可磨耗封严涂层最重要的性能。在自制的真空自由落砂试样旋转式冲蚀磨损试验机上对几种中温封严涂层的冲蚀磨损特性及机理进行了研究。实验结果表明，冲蚀失重与冲蚀时间具有良好的线性关系；在60°时冲蚀率最大；冲蚀率与冲蚀速度有幂函数关系，速度指数随冲蚀角度增大而增大；90°冲蚀时，涂层的冲蚀机理为冲击粒子在涂层表面冲击挤压，产生凹坑和凹坑边缘凸起的唇片，随后的冲蚀使唇片流失；粒子的不断冲击使表层金属相松动，导致呈颗粒状剥落。30°冲蚀时涂层的冲蚀机理为切削、犁削并有孔洞、非金属相贯通效应。在此基础上提出了封严涂层的冲蚀磨损模型。

针对冲压发动机燃烧室内强迫对流下的硼颗粒燃烧特性展开了系统研究,考虑气相流动、扩散和表面单步有限化学反应动力作用,建立了强迫对流下硼颗粒燃烧过程的物理和数学模型;采用有限体积法求解含多组分反应流的二维轴对称Navier-Stokes方程,并验证了数值仿真方法的正确性。首先通过数值仿真研究了来流速度、颗粒半径、环境中氧气质量分数和环境压力等因素对硼颗粒燃烧特性的影响,并对其成因展开了详细分析。研究表明,在强迫对流作用下,硼颗粒总的燃烧质量流率和质量流率通量均随来流速度、颗粒半径、环境中氧气质量分数和环境压力的增加而增大。通过深入分析发现,强迫对流下硼颗粒的燃烧质量流率通量随着来流雷诺数的增加而增大。然后基于大量数值仿真结果,对相对静止气氛下的硼颗粒质量流率通量进行了修正,用于描述强迫对流下的硼颗粒燃烧特性。