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    • 王曦 陈长青 徐小平 黄震

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      录用日期: 2024-10-08

      航天器在传统连续偏航模式下,绕偏航轴在一定角度范围内来回摆动,使航天器头部或尾部始终受到阳光直射,导致舱外设备的热设计需要花费额外的重量功耗代价。提出了头尾交替对日连续偏航的姿态控制方法,为航天器提供了受晒均匀的热环境,不仅简化了舱外设备的热设计,还有利于对温度范围波动敏感的设备在轨工作的可靠性。从发电量与推进剂消耗量两方面,比较了3种头尾交替对日连续偏航的姿态控制策略,将综合指标最优的余角偏航控制策略成功应用在了天舟一号货运飞船上。
    • 谭剑锋 闫羽泽 张卫国 刘亚奎 邵天双

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      PDF [1857KB](4)   


      录用日期: 2024-10-08

      直升机“沙盲”现象不仅威胁飞行安全,而且引发桨叶磨损,降低旋翼性能。为此,基于粘性涡粒子法和离散单元法的直升机“沙盲”分析模型计算沙云时变形态,耦合沙粒-桨叶冲击模型与桨叶磨损模型,考虑旋翼桨叶高速冲击磨损特性,建立“沙盲”环境直升机桨叶磨损分析方法。通过与不锈钢SS304、镍合金、钛合金Ti-6AL-4V、玻璃纤维增强环氧树脂GF/EP、双向碳纤维增强环氧树脂CF/EP、聚氨酯PU的靶板磨损试验对比,验证了分析方法的准确性。随后研究EH-60L直升机前飞“沙盲”环境的桨叶磨损特性,并分析飞行速度对桨叶磨损的影响特性。直升机“沙盲”环境下,桨叶与沙云碰撞程度、桨叶磨损、旋翼磨损区域均随时间显著增加,同时,受桨叶进入沙云时间更长、沙粒冲击速度更大、冲击角度更大的影响,桨尖磨损远高于桨叶内侧。此外,桨尖磨损和旋翼磨损区域随飞行速度增加而先增加后减小。
    • 杨世宇 于海育 林远方 梁新刚

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      录用日期: 2024-09-29

      为研究多温度限制点条件下具备消耗性热沉的燃油热管理系统(FTMS)工作性能,并通过优化消耗性热沉的使用延长FTMS的正常工作时间(热航时),以液态甲烷(LM)为消耗性热沉构建了仿真流路。首先,分析了FTMS的热回油特性,结果表明系统正常工作时燃油热沉消耗速率随供油泵流量的增加而增大。当冲压空气不足时,返回燃油箱的燃油温度成为FTMS的主要限制温度,为满足热回油的温度要求,系统的最优供油泵流量过大,导致散热性能不佳。此时使用LM不仅可以冷却热回油,还可以通过减小最优供油泵流量进一步减少燃油热沉的消耗。随后,探究了中间回油支路(MFRB)对FTMS散热性能的影响,结果表明当冲压空气不足时,MFRB不仅可以增大燃烧燃油的散热量,同样可以通过减小最优供油泵流量进一步提升系统的散热能力。标准工况下无LM时的燃油热沉消耗速率可被新流路降低17.62%。接下来,分析了LM的流量特性,结果表明可根据LM的使用效果将LM供给流量划分成LM的高效作用区、一般作用区和低效作用区。最后,提出了一种LM的动态供给策略,相较于恒定小流量和大流量的LM供给策略,标准工况下热航时分别被提升了9.21%和27.44%。
    • 张晓旭 肖为 曹俊 李维 周华 任祝寅

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      录用日期: 2024-09-29

      “双碳”背景下,氢气作为一种零碳清洁燃料,得到了航空业的广泛关注。相比于航空煤油,氢气具有更高的火焰传播速度、更薄的火焰厚度,增大了氢燃烧室发生回火的风险。目前广泛使用的微预混燃烧技术虽然可以有效降低核心流回火风险,但是边界层回火的风险依然存在。如何在设计阶段准确预测边界层回火,进而在运行阶段规避喷嘴回火风险,是研制氢燃料燃烧室面临的关键技术挑战。本文针对氢燃烧边界层回火问题,分析了氢燃料分子输运、火焰传播特性对于边界层回火的影响,综述了针对无旋边界层回火和旋流边界层回火的实验测量和数值仿真发现,梳理了近几十年来发展的层流和湍流边界层回火判据,介绍了近期发展的快速边界层回火预测方法,讨论了氢燃料边界层回火研究面临的挑战,展望了氢燃料边界层回火判据与建模的发展趋势。
    • 刘子博 张冉 薛文超 李惠峰

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      录用日期: 2024-09-26

      运载火箭的减载控制通过减小攻角以降低气动载荷,然而,现有的自抗扰减载控制方法未充分考虑弹性影响,可能导致干扰估计精度下降,甚至降低控制系统的稳定性。为此,本文分析了弹性振动对干扰估计及观测器增益的影响,提出了一种抑制弹性振动的改进措施,通过隔离弹性运动与刚体运动,使扩张状态观测器的量测输入与观测模型相匹配。基于此,推导了考虑弹性振动的自抗扰减载控制系统的开环传递函数,并给出一套参数整定规则,通过合理配置减载反馈控制带宽和扩张状态观测器带宽,在保证系统稳定裕度的基础上,简化了参数整定过程。仿真与实验结果表明,该方法提升了系统稳定性,同时实现了有效的干扰抑制和减载效果。最后,通过半实物仿真和火箭飞行实验验证了该算法的可行性。
    • 张博一 郭宏 徐金全 薛龙献 马中兵 陈俊祥

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      录用日期: 2024-09-26

      针对雷达/定向能武器瞬时大功率瞬态用电需求和四象限电力作动器双向电能流动带来的机载供电稳定性难题,本文提出了一种基于高压储能和双向能量变换的航空高压直流电网大功率双向瞬态干扰抑制方法,有效地抑制了由于传统机载发电机系统响应慢带来的电网电压波动。首先,提出了一种基于高压蓄电池和双向功率变换的双向能量控制拓扑,利用高压蓄电池的瞬时充放电削峰填谷,实现瞬时双向电能的变换与控制;其次,提出了一种基于电网电压-负载电流和蓄电池荷电状态的综合能量管理策略,实现系统负载扰动的快速检测和供电模式的快速配置;再次,提出了一种基于微分跟踪器和负载电流前馈的稳压控制方案,改善双向功率变换器的稳压性能。实验结果表明,所提出的基于高压储能和双向能量变换方法能够有效抑制大功率双向瞬态电能冲击带来的电网电压波动,提升机载高压直流电源系统的鲁棒性和供电品质。
    • 裴文倩 俞凯凯 刘增旭 宁琪月 徐惊雷

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      录用日期: 2024-09-26

      为了提升宽空域(0~24km)、宽速域(Ma0~5)内喷管的性能,利用高度补偿和反设计概念进行了两级膨胀喷管设计方法的研究。首先介绍了两级膨胀喷管的设计方法和步骤,两级膨胀喷管型线分为基础段和延伸段型线,其中基础段型线利用基于壁面压力的反设计方法生成,以此来改变激波位置和强度进而缩短喷管负推力面,达到在低速飞行状态下提高喷管推力性能的目的;喷管延伸段型线采用基于强几何约束的最大推力喷管设计方法,满足高超声速飞行器后体一体化设计目的。其次为了验证所提设计方法的有效性,采用数值模拟方法对提出的设计方法进行了研究,在此过程中,介绍并验证了数值计算方法并确定了网格分辨率。进一步,对控制壁面压力分布反设计喷管基础段型线的设计方法进行了验证,并实现了激波前移/后移的目标。与此同时,对关键设计参数——位置控制因子和压力控制因子对喷管的性能影响开展了研究。最后,为验证所提设计方法的有效性和优越性,将其与全几何约束的最大推力喷管设计方法进行对比分析。结果表明,在典型设计工况下该喷管相对于全几何约束的最大推力喷管在过膨胀状态下推力性能提高了7.86%,而在欠膨胀状态下推力性能只降低了0.75%,为高超声速飞行器排气系统提供了理论基础。
    • 裴诗祺 蒋金华 陈南梁 王凯

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      录用日期: 2024-09-26

      增阻球离轨是一种处理低地球轨道(LEO)空间碎片问题的有效手段,采用高性能纤维一体化织造工艺制作增阻离轨球能够有效改善拼接结构的曲面不规整问题。在离轨周期中,高性能纤维材料将长期受到低地球轨道中高低温交变、原子氧(AO)侵蚀等环境因素的影响。为探究LEO环境中高低温交变和原子氧侵蚀两种主要的空间环境因素对高性能纤维结构和性能的影响,选择空间环境适应性好的纤维进行织造,测试研究了聚酰亚胺纤维、聚芳酯纤维Vectran?、聚芳酯纤维Yokolar?三种有机高性能纤维经过高低温交变处理和原子氧侵蚀处理的力学性能、表面形貌及化学结构变化。高低温交变处理后三种纤维强力降低,但强力保持率均高于70%;纤维表面观察到轻微的颗粒、沟槽等缺陷;红外光谱图特征峰形状无明显变化,化学结构基本稳定。原子氧侵蚀后三种纤维的力学性能损失均高于40%,且发黏变硬、柔性变差;聚酰亚胺纤维表面存在大量凹凸起伏和粗细不匀且有明显的侵蚀孔洞,两种聚芳酯纤维表面观察到原纤化劈裂和剥离;处理后纤维的红外光谱图出现新的特征峰,部分原有特征峰强度减弱或消失,三种纤维的化学结构均被破坏。三种高性能纤维均具有较好的耐高低温性能,但原子氧侵蚀对三种纤维的结构和性能均造成了严重破坏,需要进一步探究高性能纤维原子氧防护的处理方法。
    • 胡振震 陈少飞 李鹏 陈佳星 张煜 陈璟

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      录用日期: 2024-09-23

      为解释和分析对手的空战策略,针对现有空战策略认知手段欠缺的问题,提出了一种面向一对一超视距空战的显式对手建模方法。将超视距空战问题视作不完美信息博弈,将时空连续的空战过程离散化,抽象出不同类型的空战行动,引入决策点概念来聚合同分布信息集,定义关键决策变量来考察影响行动的关键因素,利用非参数化机器学习方法构建易于理解的对手策略模型,即决策点上行动概率分布随关键决策变量变化的模型。利用模拟超视距空战开展复盘分析表明,利用该方法构建策略模型相比现有方法能更全面地解释对手的行动和分析对手的弱点,可为策略优化和装备发展提供建议。
    • 刘宇 廖航 吴卓 舒燕 曹旭

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      PDF [8596KB](8)   


      录用日期: 2024-09-23

      在金星浮空气球探测器的部署过程中,浮空气球需要借助降落伞减速在空中完成充气,降落伞-浮空气球组合体的气动阻力是方案设计需要考虑的因素。针对以上问题,本文建立了降落伞-浮空气球组合体流固耦合数值模型。在该模型中,借助ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)法对流场进行求解,流体计算网格跟随降落伞-浮空气球组合体运动。利用罚函数方法处理流场与降落伞及浮空气球之间的流固耦合,以及降落伞及浮空气球的结构自接触。采用CV(Control volume)法求解浮空气球内部压力和体积变化。通过设置浮空气球初始内部压力,以压缩的方式获得部分充气状态下的气球外形。浮空气球的浮力通过在气球表面施加随高度变化的压差实现。使用该数值模型,对金星大气环境下部分充气浮空气球伞降过程进行了仿真计算,分析了浮空气球充气量变化对计算结果的影响。计算结果表明:在来流影响下,浮空气球外形随时间发生轻微变化,同时气球存在转动;浮空气球及降落伞阻力随时间大幅振荡,两者振荡频率基本一致,充气量变化对振荡频率无明显影响;随着充气量增加,浮空气球平均阻力增大,降落伞平均阻力基本保持不变;浮空气球不同区域应力由高到低依次为:法兰盘附近及气球褶皱位置、气球顶部充满区域和气球凹陷区域。
    • 吴一全 童康

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      PDF [1405KB](35)   


      录用日期: 2024-09-23

      基于深度学习的无人机航拍图像小目标检测在军事情报侦察、战场监视和评估、军事目标捕获与验证、智能交通治理、基础设施检查和维护、灾害防治、搜索和救援、农作物管理与分析、生态保护和监测等领域具有广泛应用,近年来已成为当下的研究热点。但尚未发现关于该主题的综述,故此对近5年基于深度学习的无人机航拍图像小目标检测展开全面深入的调查。首先介绍无人机航拍图像小目标检测定义与面临的挑战。其次重点从判别性特征学习、超分辨率技术、实时轻量化检测、其他改进思路这4个方面详细阐述了无人机航拍图像小目标检测方法。然后系统总结无人机航拍图像小目标检测数据集,并基于VisDrone挑战赛深入分析不同算法的性能。最后全面呈现无人机航拍图像小目标检测在军事和民生领域的具体应用,讨论其未来潜在的发展方向,并指出了无人机航拍的一些担忧。期望该综述可以启发相关研究人员,进一步推动基于深度学习的无人机航拍图像小目标检测的发展。
    • 杨超 邹志诚 谢长川 安朝 胡存佚

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      录用日期: 2024-09-23

      以气动弹性计算为代表的多学科耦合计算中,结构变形会带来流体求解域的变形,需要发展一种通用性好、计算效率高、适用性强的动网格技术以满足气动力的求解需求。基于径向基函数(radial basis function,RBF)插值法的动网格技术具有较强的变形网格生成能力,适用于任意类型的变形网格计算,被认为是一种具有较好应用前景的动网格方法。本文介绍了基于RBF的动网格技术的基本理论,分析了RBF方法的基函数与紧支半径选取方案,对针对基于RBF的动网格技术的加速算法、精度提升方法的研究进展进行了整理,介绍了基于RBF的混合动网格技术。最后对目前气弹计算中基于RBF的动网格技术研究现状与发展前景做了简要总结。
    • 刘秀芳 陈佳军 苗庆硕 钟富豪 李亚楠 郑勉 侯予

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      PDF [909KB](1)   


      录用日期: 2024-09-23

      液氮液滴撞击过热壁面是低温风洞液氮喷雾冷却过程中的基本现象,液滴与壁面的撞击特性直接影响液氮喷雾雾场的发展和气流的降温特性。为探究液氮液滴撞击壁面的动力学特性,本文设计并搭建了可视化实验平台,实现了粒径可控的液氮液滴生成,总结出液氮液滴撞击过热壁面的多种动力学形态及临界判据,探究了不同沸腾模式下We对最大铺展系数的影响规律。在液氮液滴的生成过程中,表面张力与重力相互对抗,出现了聚集、颈缩和断裂三个阶段;随着壁面温度的升高,液氮液滴撞击壁面后依次发生接触沸腾、雾化沸腾和膜态沸腾三种沸腾模式,所对应的两个临界温度值均不受We影响;随着We的增大,液滴的冲击动能增大,液滴的最大铺展系数逐渐增大,并且存在一个液滴开始发生飞溅的临界We,该临界值不受壁面温度的影响;壁面温度对液滴最大铺展系数的影响规律与Leidenfrost点密切相关,当壁温低于Leidenfrost点时,随着壁面温度的升高,沸腾气泡增多,液滴铺展受到的阻力增大,从而导致液滴的最大铺展系数下降;当壁面温度高于Leidenfrost点时,液滴撞击壁面后在壁面附近瞬间形成一层连续性气膜,液滴在气膜上铺展,其最大铺展系数几乎不受壁面温度影响。本研究有助于深入理解低温风洞中液氮液滴的微观动力学特性,可为液氮喷雾冷却系统的优化运行提供理论依据。
    • 单程军 贡天宇 易理哲 杨浩辉 龙垚松

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      PDF [2928KB](19)   


      录用日期: 2024-09-23

      如何降低声爆强度和提高巡航气动效率是超声速民机的关键研究问题之一。针对目前声爆/气动多学科优化研究中存在的高可信度优化效率低和忽略大尺度布局参数等问题,提出了一种超声速民机高效高可信度声爆/气动多学科优化方法。自研了一套基于非线性Burgers方程的远场声爆传播程序“BoomProp”,结合基于CFD的近场流动预测方法,建立了高可信度地面声爆强度预测流程。采用基于CEHVIM(Constrained Expected Hypervolume Improvement Matrix,CEHVIM)准则的高效全局约束多目标优化算法,耦合高维不规则设计空间的最优拉丁超体试验设计方法、布局参数化自动成型、网格自动生成与高可信度声爆/气动性能预测方法,搭建了超声速民机高效高可信度声爆/气动多学科优化平台。基于该平台针对机翼布局开展了声爆/气动多学科优化,优化结果在声爆与阻力性能方面有较为明显提升,同时与基于Kriging代理模型的NSGA-Ⅱ多目标遗传算法对比,综合验证了所提出方法的有效性与高效性。
    • 王冶平 吉洪蕾 周攀 叶毅

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      PDF [1798KB](18)   


      录用日期: 2024-09-23

      针对倾转四旋翼飞行器总体设计和飞行动力学建模时难以准确快速评估旋翼间气动干扰的问题,发展基于涡管尾迹模型的多旋翼气动干扰快速分析方法。基于经典涡流理论假设,将各副旋翼尾迹涡系抽象为一根半无限长的涡管,推导旋翼涡管尾迹对空间任意一点诱导速度的半解析解,形成多旋翼间气动干扰高效计算方法,与旋翼自诱导速度的动态入流模型结合,建立准确高效的多旋翼诱导速度计算模型。在此基础上,采用共轴和纵列式双旋翼拉力-功率性能曲线的风洞试验结果验证模型。最后,针对某倾转四旋翼飞行器缩比模型分析其直升机模式和倾转过渡时四副旋翼之间的气动干扰特性。结果表明:该模型能够较为准确地捕捉旋翼垂直和水平间距对旋翼间气动干扰的影响,可以用于多旋翼气动干扰快速分析。倾转四旋翼飞行器在直升机模式附近的旋翼间气动干扰特性变化剧烈,合理的气动布局和旋翼旋转方向设计能够有效改善受干扰旋翼桨盘平面的诱导速度及桨盘载荷分布。
    • 张志成 周媛 赵宇 包为民

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      PDF [1334KB](10)   


      录用日期: 2024-09-18

      随着日趋增长的空间信息需求, 集群卫星系统编队控制技术迅猛发展。传统的研究理论仅关注卫星系统三维状态收敛特性,无法从时间维度对卫星编队进行有效控制, 而星间激光通讯技术对卫星系统编队形成的时效性和准确性提 出了较高的要求。 因此,本论文针对地球同步轨道运行的集群卫星系统研究了定时编队控制问题, 通过引入含参 Lyapunov方程将预定时间问题转化为时变参数设计问题, 提出了动态增益调节的编队策略和自适应编队策略。仿真结果表明,集群卫星系统可在任意预定时间、 准时准点、自主地实现编队构型建立、切换和保持, 为实际工程中星间激光信号传输的稳定性提供了可靠保证。
    • 焦阳 陆雨婷 欧阳键

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      PDF [935KB](9)   


      录用日期: 2024-09-18

      准确预测卫星与地面用户之间的流量可确保卫星在面对用户需求和环境动态变化时的稳定运行,从而保障卫星通信系统的高效运作。传统机器学习方法在预测目标卫星流量时需要拥有充足的历史样本数据。然而,面对节假日大规模人口流动引起的不同卫星服务区域之间的流量潮汐现象,传统机器学习方法由于缺乏目标卫星流量潮汐历史数据存在着无法有效预测的问题。为此,本文提出了一种基于时空相关性的卫星流量迁移预测方法,该方法首先利用角度条件识别空间上的邻近卫星,并通过计算时滞Pearson相关系数量化不同卫星之间流量的时空相关性,进而构建源卫星流量数据集。其次,利用共有模式学习器动态调整源卫星流量数据集中各流量样本的迁移权重,并采用基于加权迁移的长短期记忆网络优化迁移学习过程,提升迁移模型对目标卫星流量的预测能力。仿真表明,所提方法可以有效预测目标卫星流量的动态变化。
    • 杨娟 胡佳宁 佟佳成 张青松

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      PDF [1158KB](4)   


      录用日期: 2024-09-18

      在电池包或电池舱等密闭空间内,航空锂电池热失控产生的喷射冲击对结构的破坏效应危害极大。本文采用冲击高温、冲击力和冲量为评估参数,自主搭建的喷射冲击实验平台,通过实测数据量化研究电池包体或电池舱体结构在实际使用场景下的受损程度,并分析电池荷电状态、电池与结构间冲击距离、舱体厚度对电池热失控喷射冲击危害的影响。实验表明:100%SOC电池发生热失控时,1.0mm和1.2mm厚度实验板受冲击后发生不同程度的穿孔,最大穿孔面积可达136.488mm2,1.5mm厚度实验舱体均未发生穿孔实现有效包容。随着冲击距离从1cm增加至3cm,实验板背板峰值温度显著降低,单位距离平均降低率为47.5℃/cm;而最大冲击力随之增加,平均单位距离增长率为142.95 N/cm。综上,为控制板材厚度以满足轻量化设计,可综合分析热失控喷射温度和冲击力危害,合理选择电池与壳体或舱体上壁板间隙距离以达到电池包体或舱体对热失控高温喷射冲击的包容。
    • 王峰 王立冬 冯娅欣 张玄明 张香云

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      PDF [1330KB](9)   


      录用日期: 2024-09-18

      采用非热压罐预浸料进行双曲率复杂制件热隔膜成型时易产生工艺缺陷如起皱、屈曲等,这些缺陷产生的主要机制之一是层间滑移受阻。在热隔膜预成型工艺中,影响层间滑移的因素有温度、法向压力和相对滑移速度。本文基于 pull-through测试原理设计了一套层间滑移系统用于非热压罐预浸料的层间滑移性能测试,分析了温度、法向压力和滑动速度对层间滑移的影响,并开发了一个描述其层间滑移行为的力学解析模型,可以准确预测在不同工艺参数状态下随着相对滑移位移变化的层间滑移行为。模型预测与实验数据之间显示出良好的一致性,验证了模型的有效性。
    • 韩灵生 程奕舜 段鑫博 曾令旗 刘海波 刘阔 王永青

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      PDF [3113KB](9)   


      录用日期: 2024-09-10

      超低温流体迷宫密封过程中,密封间隙节流压降引发的流体空化现象致使超低温流体动密封性能变化规律和物理机理十分复杂,但目前尚缺乏可预测动密封参数的数学模型,为此开展超低温流体迷宫密封理论与实验研究具有重要意义。为揭示空化作用下的迷宫密封机理,以直通型迷宫结构为研究对象,构建考虑相间热质传递的两相流控制方程,建立迷宫齿隙微小空间内两相流流场变量稳态解析模型,提出超低温流体空化起始位置判别依据,形成空化前后多相态流体齿隙压力与泄漏率解析计算方法,实现超低温流体迷宫密封齿隙流场演变规律的定量描述。结果表明,该解析模型依赖于各级齿隙中两相流含气率,稳态时超低温流体被空化起始齿隙分割成液相流与两相流两部分,其中两相流压力变化趋势与流体饱和压力曲线一致,压降很小;与仿真和实验数据相比,中低转速和压力条件下解析模型预测精度高于85%,空化现象可降低超低温流体质量泄漏率,文中工况下最大降幅达到19.43%。本文研究工作改善了超低温环形动密封缺乏预测模型的现状,可为超低温流体迷宫密封机理揭示、结构设计与性能研究提供理论依据。
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