空中交通管制员的眼动行为与疲劳关系

在空中交通管制工作中,管制疲劳程度度量是一项需要长期研究的重要课题。实时测量管制员的疲劳程度,对航空运输系统的安全运行有重要意义。提出以眼动行为特征指标作为反映管制员疲劳程度的依据,利用faceLAB 5.0系统记录了管制员在正常状态和疲劳状态下进行管制模拟实验的眼动数据和绩效数据,分析了管制员的绩效数据与眨眼频率和瞳孔直径两种眼动指标在不同状态下的变化规律。研究发现与正常状态相比,管制员在疲劳状态下的眨眼频率增加,瞳孔直径减小。随着任务时间的增加,被试的绩效变差,眨眼频率增加,瞳孔直径减小,表明被试的工作状态从正常状态转为疲劳状态。统计分析结果说明,眨眼频率和瞳孔直径能够有效地检测管制员的疲劳状态,充分刻画不同工作时段管制员工作状态的变化,为开发实用的疲劳监测系统提供理论基础。     

面向舱外航天服的眼动交互技术研究

针对现有舱外航天服人机交互方式较为单一的问题,提出了一种利用头戴式增强现实显示技术与头戴式眼动仪相结合的眼动交互方法。使用目前已成熟的瞳孔角膜反射法实现了视线跟踪;设计了基于注视停留时间触发和长眼跳触发的眼动交互模式,实现了在增强现实显示界面的眼动人机交互。可用性评估结果表明该技术能够实现人眼注视方向的准确估计,具有对测试者侵扰程度低、眼控触发灵敏高效的优点,可有效提高航天员出舱活动任务的工作效率。     

基于多任务辅助学习特征的瞳孔中心检测

眼动跟踪技术在航空领域极具潜力，其作为关键的信息获取和人机交互手段，可用于精确的目标瞄准、飞行员状态监测，对飞行安全和作战精准意义重大。而瞳孔中心检测作为核心技术，决定了眼动追踪系统的鲁棒性和准确性，本文提出一种基于多任务辅助学习特征的瞳孔中心检测算法，模拟人类视觉系统的多任务辅助学习特性，引入多任务模块，实现从粗到精的瞳孔中心检测，并通过试验验证了本文方法的有效性和先进性，从而提高了眼动跟踪的精度和准确性，为航空领域的各项任务和操作提供了更精确、高效和安全的手段。     

全尺寸复合材料机身筒段静力/疲劳试验技术

全尺寸复合材料机身筒段静力/疲劳试验是国内首次规划的全复材大部件试验，为顺利完成试验并积累相关技术经验，介绍了现有民机及大型运输机静力/疲劳试验技术现状，研究并应用了全复材大直径大载荷机身特殊边界模拟、撑杆-差动组合静定约束系统、静力/疲劳试验一体化加载系统技术。这些新技术在试验中的成功应用加快了试验实施速度、提升了试验安全性和可靠性。试验结果表明，各项技术安全、可靠、有效，达到了试验要求和预期目标，形成了一套完整有效的全尺寸复合材料机身筒段大部件试验技术，为宽体客机机身复合材料的应用奠定了良好的基础。     

基于导波原位检测的复合材料疲劳表征与寿命预测研究

随着复合材料在先进飞行器结构中占比的逐渐增加,复合材料在服役过程中力学性能的变化对飞行器整体的安全至关重要。为了实现基于导波原位检测的飞行器复合材料整体部件疲劳评估和寿命预测,首先,从宏观和细观的角度研究复合材料疲劳损伤演化规律;在此基础上,通过分析导波波场信息,探究导波相速度、模态能量比等特征在表征复合材料疲劳方面的潜力;其次,从复合材料损伤机理出发,建立导波相速度与疲劳损伤累积的演化模型;然后,构建深度学习框架,以数据驱动的方式从导波波场中提取疲劳演化特征;最后,提 出基于贝叶斯模型平均方法的疲劳演化模型,对复合材料剩余疲劳寿命进行预测。结果表明：通过提取和分析导波特征信息,可以准确地对复合材料疲劳状态进行表征,结合贝叶斯模型平均方法和置信区间准则,实现了在试件疲劳破坏之前的剩余寿命预测。     

射流撞击雾化索太尔平均直径的计算

针对射流撞击雾化初始形成液膜的特征，推导出极坐标下自变量为极角的液滴尺寸分布函数的解析式，这种形式的分布函数与经典的Ｒ～Ｒ分布、上限对数正态分布等概率分布函数不同，可以计算任意撞击角下两股相同射流撞击或一股射流撞击壁面边缘在任意极角区域雾化所产生液滴的索太尔平均直径。计算结果表明，索太尔平均直径随撞击角增加而单调减小；射流直径、射流速度、射流温度变化时，索太尔平均直径也呈一定单调规律变化。本文还结合新一代液体火箭发动机层板式喷注器喷注单元雾化的特征进行了有关雾化机理的探讨。     

睡眠限制下人的警觉性和瞳孔直径的昼夜节律特征

受多种应激源的影响,航天员在轨执行任务时会出现睡眠不足进而影响其警觉性的情况。为了掌握睡眠限制后人的警觉度在一天中的变化特征,对睡眠不足条件下基于视觉刺激的警觉性和瞳孔直径变化进行研究。8名志愿者参与实验,使用心理运动警觉性测试(PVT测试)和眼动仪分别测量其警觉性和瞳孔直径。实验前3天每天限制睡眠5 h,在上午、中午、下午、晚上和深夜5个时间点测试;实验后2天恢复每天8 h睡眠,在上午、下午和晚上3个时间点测试。结果表明:相对于正常睡眠条件,睡眠限制条件下警觉反应时显著上升(P=0.001),瞳孔直径显著变小(P=0.003);在睡眠限制条件下,警觉反应时和瞳孔直径的节律波动特征更明显,从上午到晚上,警觉反应时呈降低趋势、瞳孔直径呈增大趋势;5天实验数据显示,警觉反应时和瞳孔直径的波动趋势有一定的关联性(r=-0.408,P=0.066)。研究结果可为航天员的警觉性监测和在轨飞行作业任务安排提供参考。     

民机地面最小操纵速度的仿真计算方法

指出了常用的工程估算方法中存在的问题，通过分阶段建立飞机地面滑跑起飞全过程的运动方程，结合适航条例规定，分析了影响地面最小操纵速度大小的多个因素，通过初步估计地面最小操纵速度，计算横向偏离、起飞安全性检查和逐渐减小发动机失效速度进行迭代等步骤，给出了确定民机地面最小操纵速度的仿真计算方法。     

民机复合材料典型结构件检修间隔的概率分析

民机复合材料结构在服役过程中的损伤主要来源于意外冲击,会大幅度降低结构强度,影响飞机安全.以某型飞机外翼为例,考虑运行过程中意外冲击损伤的产生、载荷超限和维护过程中损伤的漏检等因素,采用概率分析方法对结构失效概率进行分析,并计算详细目视检测方法对应的检修间隔.结果表明,计算得到的检修间隔略大于工程实际中"4C"值.此概率分析方法用来确定复合材料结构件检修间隔是可行的,并可以实现检修间隔的动态化调整.     

虚拟环境下民机绕机目视检查优化设计

飞机上的检查目标种类繁多、要求各异,传统绕机检查中存在检查站位不充足、距离远近不清楚、缺少经验的检查人员不易操作等问题。针对以上问题,提出一种三维检测仿真方法,运用可视锥对全部检测目标进行可视性分析,建立以绕机检查中站位点和仰视角度为目标的可视效果模型,引入改进粒子群算法,以空间和时间限制为约束,对时间计算结果进行区分,提出目视检查点和扫视检查点,将站位计算结果引入虚拟仿真平台,利用DELMIA软件对图像检测任务仿真。仿真结果展示了虚拟环境下,检查人员良好的可视效果和检查姿态,全部检查图像清晰可视,检查站位明确,绕机路径易于操作。结论表明,利用智能算法与虚拟维修相结合,可以实现绕机可视检测任务的仿真与优化。     

低速冲击后复合材料蜂窝夹芯板的疲劳特性

对含低速冲击损伤的蜂窝夹芯板试样进行了拉－拉、压－压和拉－压等３种疲劳试验,以及疲劳后的静载拉伸、压缩破坏试验。用Ｘ光技术、热揭层技术和外观检测等对疲劳损伤的扩展和疲劳后静载的破坏进行了研究,分析了疲劳损伤对蜂窝夹芯板性能的影响。结果表明,低速冲击后蜂窝夹芯板单向疲劳性能良好,而双向疲劳性能可能较差。     

A method of predicting visual detectability of low-velocity impact damage in composite structures based on logistic regression model

This paper proposed a new method for quantitative assessment of visual detectability of damage based on logistic regression, using the Probability of Detection (POD) as a criterion. Experiments were performed to establish the massive hit/miss data of visual inspection. Authoritative investigations verified the reliability of the data. The prediction function concluded comprises more than one flaw size parameters, including the depth and diameter of the dents. The results show that the depth and diameter of the dents are pivotal for the evaluation of detectability; the type of detection, the detection distance, and the qualifications of personnel are critical external factors to be considered. This function, with an accuracy rate of nearly 85%, is capable of predicting the visual detection probability of impact damage under various detection environments, which will provide a reference for the damage tolerance design of composite materials and field maintenance in the Non-Destructive Testing (NDT) field.     

复合材料层合板有限元分析及疲劳寿命预测

采用有限元方法对复合材料的疲劳进行模拟计算,建立有限元模型,进行疲劳寿命预测。把复合材料的疲劳失效过程模拟成为在外载荷作用下材料性能逐步退化、应力重分布、损伤累积的过程,并利用MSC．PATRAN／NASTRAN进行算列分析,并与试验结果相比较,误差较小,可以作为预测复合材料层合板寿命的方法。     

基于损伤权重的混合多钉连接件疲劳寿命预测方法

复合材料与金属材料混合多钉连接形式是当代飞机结构中最常见的连接形式,因此对于混合多钉连接件疲劳性能的研究有助于提高对飞机结构疲劳损伤的认知。针对以Ti-6Al-4V钛合金为螺栓的ZT7H/QY9611碳纤维增强树脂基复合材料连接板与30CrMnSiNi2A金属连接板混合多钉连接结构进行数值分析和试验研究。利用有限元方法,分别对复合材料和紧固件进行疲劳损伤预测,估算复合材料连接板上螺栓孔附近的损伤,依据复合材料和紧固件的损伤量所占权重,提出了以紧固件分布和复合材料连接板铺层层数为参数的经验公式,进而有效提高混合多钉连接结构疲劳寿命的预测精度。利用试验结果将螺栓孔损伤形式进行分类讨论,探索混合多钉连接件的损伤演化方式;利用C扫描技术得到复合材料分层损伤结果,与模拟结果进行对比分析,进一步解释了模型的合理性。与试验结果对比可以看到,考虑损伤权重的寿命预测值与试验值的对数误差仅为1.1%,相对于不考虑损伤权重方法的8.4%的对数误差,该模型寿命预测精度显著提高。     

飞机蒙皮缺陷磁光图像识别算法研究

提出一种基于模糊支持向量机自动识别飞机蒙皮磁光图像中铆钉裂纹缺陷的新方法。针对铆钉磁光图像的不规则圆形特点．采用阈值法确定近似铆钉区域中心，将由中心发出的星形射线矢量作为识别的基本特征，采用模糊支持向量机方法对铆钉周围裂纹的方向进行分类。其中，支持向量机采用径向基核函数，利用网格法选取核宽度惩罚常数．并结合模糊隶属度函数解决多类分类问题中存在的错分、拒分现象。样本测试实验结果表明，算法具有很高的识别率。     

L型构件R区的超声相控阵检测方法

 针对常规超声检测难以胜任L型构件R区检测的问题,开展L型构件的超声相控阵检测方法研究。利用超声相控阵声束灵活可控的优势,制定了线阵换能器检测L型构件R区的检测方案;基于Fermat原理,提出了相控阵检测多层介质的延迟时间计算方法;通过有限差分法数值仿真和检测试验,验证了相控阵检测方案和延迟时间计算方法的正确性;最后,对复合材料L型试样R区进行检测试验,检测结果与实际试样信息基本一致。研究结果表明,所提出的采用线阵换能器检测L型构件R区的检测方法是可行有效的。     

飞机蒙皮铆接质量视觉检测系统的构建

飞机蒙皮的铆接质量是影响飞机蒙皮性能的重要指标,在分析了蒙皮铆接质量检测要素的基础上,构建了飞机蒙皮铆接质量的视觉检测系统。通过分析视觉检测系统中图像分割方法的特点,使用改进遗传算法与OSTU方法相结合对蒙皮图像进行分割,取得了较好的分割效果,并在分割图像基础上,介绍了铆钉特征的提取方法以及检测要素的获取方法。