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1. 激光增材制造过程数值仿真技术综述
郭鑫鑫, 陈哲涵
航空学报    2021, 42 (10): 524227-524227.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2020.24227
摘要1605)   HTML48)    PDF(pc) (6700KB)(3419)    收藏
数值仿真是研究激光增材制造过程中各类物理现象、揭示零件缺陷形成机理、优化增材制造工艺参数的重要手段,该领域学者针对增材制造过程中的热分析、金属粉末颗粒性质分析、微观结构分析、质量缺陷成因分析等方面,开展了大量研究,提出了相应的数学模型和方法。激光增材制造过程的数值仿真是一个在空间和时间上均跨越多个尺度的复杂问题,微观、介观、宏观尺度下数值仿真所关注的对象和所使用的方法各不相同;多数研究聚焦于某一尺度下的过程仿真,另一部分研究则基于不同模型的数据关系建立模型间的耦合关系,实现热-相、热-力的综合分析。对现阶段激光增材制造数值仿真领域的主要技术进行了综述,在梳理数值仿真基本流程的基础上,对其中涉及的热源模型,粉末模型,力学模型以及微观结构模型进行了介绍,讨论了其特点和适用性;结合相关技术领域的发展,探讨了激光增材制造数值仿真技术的发展方向,旨在为本领域的技术研究与发展提供参考。
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2. 热颤振地面模拟试验技术
陈浩宇, 王彬文, 宋巧治, 李晓东
航空学报    2023, 44 (8): 227295-227295.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2022.27295
摘要410)   HTML58)    PDF(pc) (4290KB)(1960)    收藏

地面颤振模拟试验是一项以真实飞行器结构作为试验对象,并利用激振器模拟非定常气动力的颤振验证试验技术。本文通过在地面颤振模拟试验的基础上引入热环境模拟设备,进一步研究热颤振地面模拟试验技术。建立了综合考虑多工况的气动插值点优化方法,然后利用Kriging代理模型构建了适用于时变温度场中结构的非定常气动力降阶模型,同时设计了气动加热环境地面模拟及热环境下结构的激励与响应测试方案,最终基于钛合金机翼模型搭建了热颤振地面模拟试验系统,并对时变颤振边界进行跟踪测试。试验结果表明,在激振力控制器的设计控制频带内试验结果与仿真结果吻合较好,但鲁棒控制器较窄的控制带宽限制了热颤振地面模拟试验的适用范围。

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3. 基于声学黑洞效应的直升机驾驶舱宽带降噪
王小东, 秦一凡, 季宏丽, 陆洋, 裘进浩
航空学报    2020, 41 (10): 223831-223831.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2020.23831
摘要1423)   HTML23)    PDF(pc) (9441KB)(1716)    收藏
声学黑洞(ABH)效应是利用结构阻抗的变化,使结构中传播的波相速度和群速度发生变化,在结构局部区域实现波的聚集,进而通过少量阻尼将能量耗损。该方法具有高效、轻质、宽频等优点,为结构振动噪声控制提供了新的思路,具有较强的潜能和应用前景。本文针对直升机驾驶舱复杂的噪声问题,根据噪声源和传递路径,提出基于ABH效应的内嵌式和附加式2种减振降噪设计方案。利用有限元软件建立了结构声振耦合模型,分析了直升机驾驶舱模型的声振特性,解释了ABH效应有助于降低舱室噪声的机理,并搭建了实验平台,开展了效果测试和性能评估。结果表明,内嵌式ABH结构可以有效降低舱内的中高频噪声,而低频控制能力略显不足。附加式ABH结构可以弥补这一局限性,拓宽有效频带。结合内嵌式和附加式ABH 2种控制方案,相比传统结构在总质量不增加甚至略有降低的前提下,舱室平均噪声水平在1/3倍频程内降低3~10 dB。该研究成果有助于推进ABH新技术在未来直升机工程减振降噪中的应用。
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4. Kriging模型及代理优化算法研究进展
韩忠华
航空学报    2016, 37 (11): 3197-3225.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2016.0083
摘要11278)      PDF(pc) (9181KB)(6647)    收藏

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。

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5. 钎焊温度对C/C/AgCuTi+Cf/TC4接头组织及力学性能的影响
赵可汗, 刘多, 朱海涛, 陈斌, 胡胜鹏, 宋晓国
航空学报    2022, 43 (4): 525007-525007.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2021.25007
摘要576)   HTML4)    PDF(pc) (1521KB)(1408)    收藏
为了缓解C/C复合材料与TC4合金钎焊接头的残余应力,采用AgCuTi+0.3% Cf钎料实现了二者的连接。使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜确定了界面微观组织结构,利用万能试验机表征接头的力学性能,对不同钎焊温度下的接头界面组织及力学性能进行了分析,并归纳了钎焊接头形成过程,阐明了碳纤维在接头形成过程中的作用机理。结果表明:随着钎焊温度的升高,由于Ti活度以及元素扩散速率的增加,接头两侧的反应层厚度增加,钎缝中心的Ti-Cu化合物增加,相应的钎焊接头抗剪强度先增加后减小,在钎焊温度900℃,钎焊时间10 min时获得最大接头强度28.5 MPa。C/C/AgCuTi+Cf/TC4接头形成可以分为钎料熔化,TC4开始溶解;元素富集,反应层形成;等温析出,液相推移;接头形成4个阶段。碳纤维在接头形成中起到组织调控与应力调控作用,这使钎焊接头质量得到提升。
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6. 航天高性能薄壁构件的材料-结构一体化设计综述
张卫红, 周涵, 李韶英, 朱继宏, 周璐
航空学报    2023, 44 (9): 627428-627428.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2022.27428
摘要2085)   HTML147)    PDF(pc) (4778KB)(1355)    收藏

新一代航天器技术的快速发展对结构件超强承载、极端防热、超高精度和超轻量化提出了越来越苛刻的要求,如何设计并制造出高性能、轻量化、超精密的航天薄壁构件成为先进材料与结构设计制造领域普遍关注的难题。本文综述了近年来薄壁构件高性能设计与制造及其航天应用的主要成果,围绕材料-结构多尺度建模与性能表征、多材料多尺度结构设计与增材制造原理、增材制造材料性能与结构设计的交互作用机制等科学问题,就结构优化中的制造工艺约束建模,增材制造工艺参数对结构性能的影响,高性能构件材料-结构一体化设计方法及其在航天结构中的应用展开论述,并展望了未来典型航天薄壁构件材料-结构一体化设计和制造方法发展前景与应用,为未来相关研究工作和航空航天装备研发提供参考。

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7. 无人机集群研究进展综述
贾永楠, 田似营, 李擎
航空学报    2020, 41 (S1): 723738-723738.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2019.23738
摘要2896)      PDF(pc) (4041KB)(3291)    收藏
集群行为是一种常见于自然界中鱼群、鸟群、蜂群等低等群居生物的集体行为,生物群中的个体仅依靠局部感知作用和简单的通信规则自主决定其运动状态,并且从简单的局部规则涌现出协同的整体行为。受此启发,提出了无人机集群作战的概念。无人机集群作战是指依靠大量低成本、速度快、适应能力强、易于携带和投射的无人机形成规模优势,从而取得战争的主动权。由于无人机集群技术的重要战略地位,中美俄等军事大国均开始重视无人机集群技术的持续发展。介绍了无人机集群的研究动机,从模型、协议和平台3个角度总结了研究方法,重点分析了几种典型作战模式以及涉及的若干关键技术。综上所述,集群技术在军事方面具有重要的应用价值,必将引领全新的作战模式。
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8. 高超声速飞行器强度技术的现状、挑战与发展趋势
孙聪
航空学报    2022, 43 (6): 527590-527590.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2022.27590
摘要3015)   HTML510)    PDF(pc) (26942KB)(2274)    收藏
高超声速飞行器作为一种前沿科技武器装备,对国家安全和利益具有重要战略作用,目前已成为航空航天领域的研究热点,在世界范围内的竞争态势日趋激烈。先进材料与结构设计是支撑高超声速飞行器研制的基础关键技术,极端严酷服役环境下材料与结构的强度问题依然是制约该类飞行器研制的瓶颈。本文回顾了过去几十年来高超声速飞行器领域的结构强度问题和演化特点,结合当前型号发展需求与技术发展趋势,剖析了当前结构强度技术在支撑高超声速飞行器研制方面的现状与短板,探讨了未来该领域内强度问题将呈现出的新需求、新特点及新方法。总结提出了未来高超声速飞行器结构强度领域的前沿发展方向。
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9. 智能变形飞行器发展需求及难点分析
张旭辉, 解春雷, 刘思佳, 闫溟, 邢思远
航空学报    2023, 44 (21): 529302-529302.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2023.29302
摘要671)   HTML92)    PDF(pc) (11391KB)(1036)    收藏

随着智能技术向军事领域的渗透与发展,未来的智能化战争将呈现“认知与决策更加复杂、变化与演进更加迅速、进入与拒止全域全维”3个方面的特征,下一代飞行器将以按需飞行为本,以人工智能为核,以灵活变化为要。智能变形飞行器,其特点突出表现在“智能”与“变形”两方面,整体发挥“算法极速升级”与“硬件极度灵活”的双重优势,有望形成新型飞行模式与新质作战能力,将是未来重要的发展趋势。然而智变飞行器技术难度高,变形在系统复杂度提升等方面带来代价,对气动设计、飞行控制、结构实现均提出诸多难题,其核心问题是在工程多学科约束下实现每个形态的最优设计,具体涉及变形过程中的全剖面优化准则、变形结构机构实现、性能预示与验证等。

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10. SST湍流模型改进研究综述
曾宇, 汪洪波, 孙明波, 王超, 刘旭
航空学报    2023, 44 (9): 27411-027411.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2022.27411
摘要2136)   HTML108)    PDF(pc) (3131KB)(1101)    收藏

k-ω SST湍流模型是目前综合性能最佳的涡黏模型之一,近年来得到非常广泛的应用。然而,随着问题复杂性的增加和模拟精准度要求的提高,标准SST湍流模型在某些方面呈现出明显的局限性,大量学者对其进行了相应的改进研究。围绕旋转/曲率效应、可压缩效应、激波不稳定性效应、雷诺应力各向异性效应、应力-应变偏差效应和层流/湍流转捩效应等6个方面,对SST模型的改进研究进行了评述,同时对近年的基于数据驱动技术的模型改进也进行了简要介绍;梳理了各种改进研究的思路和发展趋势,阐述了各自的适用性和局限性,并分析了影响改进效果的原因和问题所在。最后,对未来工作提出了建议。

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11. 关于未来战斗机发展的若干讨论
杨伟
航空学报    2020, 41 (6): 524377-524377.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2020.24377
摘要12003)      PDF(pc) (4047KB)(14793)    收藏
近年来,在第四代战斗机陆续批量服役和大国竞争的背景下,关于战争形态演变以及四代后战斗机如何发展的讨论络绎不绝。本文回顾了战斗机"代"的起源和跨代发展的驱动因素,概述了空战观察(Observe)、判断(Orient)、决策(Decision)、行动(Act)(OODA)环的演进历程,并提出了OODA 3.0的内涵。阐述了机械化、信息化、智能化发展的依托与跃升关系,就自主性、有人、无人,强平台、体系、分布式作战运用的辩证关系,以及敏捷高效的研发模式等进行了讨论。
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12. 复杂环境下无人集群系统自主协同关键技术
向锦武, 董希旺, 丁文锐, 索津莉, 沈林成, 夏辉
航空学报    2022, 43 (10): 527570-527570.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2022.27570
摘要2840)   HTML213)    PDF(pc) (29169KB)(1677)    收藏
在高动态、不确定、资源受限等复杂环境下,无人集群系统执行协同区域搜索、集群优化调度等任务将会面临"感知—判断—决策—行动(OODA)"回路各个领域的挑战。为了提升无人集群系统的任务场景适应能力,必须突破复杂环境下无人集群系统自主协同关键技术。以复杂环境下大规模异构无人集群鲁棒自主协同理论为基础,探讨了复杂环境下无人集群系统自适应异构体系架构设计与建模方法,梳理了复杂环境下高维态势分布式感知与认知、可引导、可信任、可进化的智能决策、复杂环境下无人集群系统自主协同控制3个科学问题。首先综述了复杂环境下无人集群系统自主协同的研究进展;其次,分析了无人集群系统OODA任务回路面临的挑战;然后,初步梳理了复杂环境下无人集群系统自主协同涉及的各项关键技术及其进展;最后,给出了无人集群系统自主协同领域未来发展的思考。
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13. 3D打印连续纤维增强复合材料研究现状综述
陈向明, 姚辽军, 果立成, 孙毅
航空学报    2021, 42 (10): 524787-524787.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2020.24787
摘要3193)   HTML194)    PDF(pc) (15830KB)(1941)    收藏
纤维增强复合材料因其优异的力学性能已被广泛应用于各工业领域,但由于传统制造工艺的限制,复合材料依然无法应用于一些具有复杂构型的结构。近年来,3D打印技术的快速发展有望实现复杂几何形状复合材料结构的有效制造,从而进一步拓展复合材料的应用范围。连续纤维增强复合材料3D打印技术的成熟应用对于中国高端装备的制造具有重要意义。从力学性能角度出发,对3D打印连续纤维增强复合材料的研究现状进行综述分析,重点分析了打印温度、打印层厚度、增强纤维类型、材料堆叠方式、纤维体积含量、打印扫描间距等工艺参数对复合材料力学性能的影响机制;讨论了3D打印复合材料在典型载荷下的力学性能及损伤演化规律,明确了影响/制约其力学性能的主要原因;介绍了3D打印复合材料的强度/刚度分析预测方法,并对研究发展趋势进行了总结和展望。
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14. 传感器飞机核心关键技术进展与应用
郝帅, 马铁林, 王一, 向锦武, 马洪忠, 蒋柏峰, 曹军
航空学报    2023, 44 (6): 27034-027034.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2022.27034
摘要1191)   HTML99)    PDF(pc) (12633KB)(942)    收藏

传感器飞机是美国空军实验室提出的一种高空长航时预警监视和信息综合飞行器,采用平台载荷一体化技术理念,兼具飞行器和传感器的双重特征。平台与载荷之间多要素耦合,意味着不同于传统情报、监视与侦察(ISR)飞机的总体设计;飞行条件与性能指标为气动设计带来了新挑战;大展弦比柔性机翼的气动弹性问题不仅造成飞行性能恶化,还会导致机翼共形天线电性能的损失。本文总结了传感器飞机的技术特征,从飞行平台和共形天线两方面阐述了美国传感器飞机系统的发展历程,梳理了支撑传感器飞机发展的一体化布局设计、层流减阻、阵风减缓、共形天线设计、形变测量与重构、电性能补偿6项核心关键技术并介绍了相关应用;从飞行能力、隐身能力、感知能力及协同能力4个方面展望了该类飞行器的发展趋势,可为后续新型ISR飞机提供参考。

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15. 高速飞行器减阻降热流动控制技术研究进展及工程应用
朱广生, 姚世勇, 段毅
航空学报    2023, 44 (15): 529049-529049.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2023.29049
摘要661)   HTML98)    PDF(pc) (4577KB)(792)    收藏

减阻和降热是高速飞行器设计面临的2个核心问题。减阻可提高升阻比,减少飞行器燃料消耗;降热可减轻热防护系统重量,提升飞行器有效载荷。减阻降热是提高飞行器精细化设计,增强飞行器性能的关键技术。从高速飞行器减阻降热的工程需求出发,重点对激波、边界层的减阻降热流动控制技术的研究现状进行了回顾,并指出了其在工程应用中存在的问题与后续应重点关注的方向,以期实现飞行器主动流动控制的工程化应用,提升飞行器性能。

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16. 低空无人机交通管理概览与建议综述
全权, 李刚, 柏艺琴, 付饶, 李梦芯, 柯晨旭, 蔡开元
航空学报    2020, 41 (1): 23238-023238.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2019.23238
摘要3540)      PDF(pc) (7884KB)(2202)    收藏
大量无序飞行的低空无人机运行会对地面设施、公共安全、空中载人飞行器等带来危害。然而,目前民航空中交通管理不能适应未来数以百万架的无人机。为了应对该挑战,世界各国针对低空无人机空中交通管理开发了新框架。低空无人机空中交通管理属于近几年出来的新事物。藉此聚焦于低空无人机交通管理,从4个方面进行概览:低空无人机相关的空中交通基本概念及现状、低空无人机交通管理介绍、低空无人机交通管理的关键技术和低空无人机交通管理相关科学问题,以期望对无人机产业健康发展有一定的建议意义。
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17. 基于深度强化学习的智能空战决策与仿真
周攀, 黄江涛, 章胜, 刘刚, 舒博文, 唐骥罡
航空学报    2023, 44 (4): 126731-126731.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2022.26731
摘要1583)   HTML120)    PDF(pc) (4846KB)(1058)    收藏

飞行器空战智能决策是当今世界各军事强国的研究热点。为解决近距空战博弈中无人机的机动决策问题,提出一种基于深度强化学习方法的无人机近距空战格斗自主决策模型。决策模型中,采取并改进了一种综合考虑攻击角度优势、速度优势、高度优势和距离优势的奖励函数,改进后的奖励函数避免了智能体被敌机诱导坠地的问题,同时可以有效引导智能体向最优解收敛。针对强化学习中随机采样带来的收敛速度慢的问题,设计了基于价值的经验池样本优先度排序方法,在保证算法收敛的前提下,显著加快了算法收敛速度。基于人机对抗仿真平台对决策模型进行验证,结果表明智能决策模型能够在近距空战过程中压制专家系统和驾驶员。

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18. 自主导航技术发展现状与趋势
王巍, 邢朝洋, 冯文帅
航空学报    2021, 42 (11): 525049-525049.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2021.25049
摘要4470)   HTML294)    PDF(pc) (11105KB)(1504)    收藏
自主导航技术是各类运动载体自动化、智能化运行的核心技术。简要介绍了自主导航技术的基本概念,综述了国内外航天、航空、舰船、车辆、单兵等领域的自主导航技术研究进展,对于自主导航的关键技术如惯性导航、惯性基组合导航、地磁导航、重力梯度导航、天文导航和多源信息融合等技术发展现状进行了分析,对自主导航技术的发展趋势进行了展望。可为中国未来各类主流自主导航系统研制提供参考,并为多种自主导航任务的总体设计提供帮助。
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19. 管路构件塑性变形连接技术研究进展及挑战
刘欣, 杨景超, 李恒, 张艳红, 杨智伟, 谷箐菲, 李光俊, 黄丹
航空学报    2022, 43 (4): 525258-525258.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2021.25258
摘要587)   HTML19)    PDF(pc) (1923KB)(1133)    收藏
管路构件被广泛应用于航空航天等领域各类先进装备的介质传输构件与结构件,是起着"血管类"生命控制线作用的一类量大面广的关键构件,一般在整个装备中工作环境最为复杂、可靠性要求最为苛刻。各类管路构件的可靠性连接是确保其服役安全性与稳定性的瓶颈问题。管路构件塑性变形连接技术具有连接强度大、可靠性高、连接工艺过程高效环保等优点,已被广泛应用于各类管路构件的连接工艺。然而,随着各类先进装备对长寿命、高功效、轻量化和高可靠性要求的进一步提升,管路构件连接技术正面临新挑战。从接头塑性成形、装配工艺与服役性能等3方面综述了管路构件塑性连接的最新研究进展;结合工艺特点与服役性能,对比分析了几种主要连接结构的工艺过程和服役性能的差异;通过对上述研究进行动态分析,总结提出了管路构件塑性连接技术的发展趋势与所面临的技术挑战。
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20. 航空燃气涡轮发动机故障诊断研究现状与展望
林京, 张博瑶, 张大义, 陈敏
航空学报    2022, 43 (8): 626565-626565.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2021.26565
摘要2182)   HTML275)    PDF(pc) (5160KB)(1324)    收藏
航空燃气涡轮发动机技术是一个国家工业水平和科技实力的综合体现,故障诊断技术是航空发动机安全、经济运行的重要保障,也是衡量其先进性的重要指标之一。由于航空发动机结构复杂、系统集成度高、服役环境恶劣、工作状态多变,同时存在在线测试条件有限、诊断信息量不易保障等制约,故障诊断面临较多挑战。本文从气路分析与性能评价、机械系统故障诊断和多参量信息融合3个方面对国内外航空发动机故障诊断技术进行梳理,剖析存在的主要问题和挑战,并对未来发展趋势进行展望。
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