飞行器RCS预估计算前置处理的曲面元方法

飞行器RCS预估计算是隐身技术研究的基础和重要研究内容.论述了利用计算机图形学方法,使用NURBS曲面和Bézier曲面进行飞行器RCS预估计算前置处理的方法.可以实现几何模型的消隐、拼合以及NURBS曲面向Bézier曲面的转化.结果表明该方法不同于以往基于平面元的预估方法,具有消隐效果好、精度高的特点.      

三维物体用2×1次参数曲面柱体拼合造型

本文介绍了一个小型精巧的三维体素拼合造型系统。 在本系统中,用2×1次Bézier曲面片定义了三种柱体(立方体、圆柱体和任意周边柱体)做为基本体素,并且设计了一个精炼的数据结构。数据结构中,由于没有采用目前常用的翼边结构,故占用内存少,数据管理简便。 在拼合求交中,提出了以简单拼合曲面片偶做为基本求交单元的相贯线求解方法,并对简单曲面片偶的性质进行了深入的研讨。在求交时采用了分割算法,简化了求交计算。求出的交线是用二次Bézier曲线逼近,以解决多次拼合求交问题。 集合运算以后,各体素间是通过环(即交线)进行链接。 本系统是用FORTRAN语言编写的,包括53个子程序,并通过曲轴和壳体两个零件实例的拼合造型进行试用,表明本系统是可行的。     

任意参数曲面的分割求交算法

两张任意参数曲面的求交,是目前计算机辅助几何设计的难点之一。本文将介绍一种分割算法,求贝齐尔(B(?)zier)曲线及曲面的交点和交线。在求交过程中,讨论了有交区间、精度及交点的排序等问题。并且在计算机上实现了这一算法。 在此算法的基础上,利用数据结构的理论,实现了任意参数曲面的求交及拼合,并绘出了相应的三维视图。     

利于翼型优化设计的超临界翼型参数化方法

为减少超临界翼型优化中的设计变量,消除优化结果的不光顺现象、保证C₂连续,在优化过程中控制翼型几何特性的变化范围,设计出了由4条首尾相接的有理Bézier曲线表示的超临界翼型的翼型参数化方法,该方法对翼型数据的参数化过程中主要运用了Bézier曲线拟合算法与SPSA(Simultaneous Perturbation Stochastic Approximation)优化算法,并在Bézier曲线拟合算法中使用了有别于常用方法的数据点参数选择方法.将这种超临界翼型参数化方法与优化算法结合便可实现翼型优化设计,其中的设计变量为21个,优化结果不仅光顺且满足C₂条件,通过设定设计变量变化范围便可控制相应的翼型前缘半径、上下弦最高最低点的位置与曲率、尾部契角等几何特征.      

一类丰满度可调的曲线曲面构造法

文中引入了两个几何参数λ和μ,给出了一种新的平面三次曲线的构造方法——三点折线定义法。研究了这类曲线的有关性质。除了可以通过改变中点向量的位置而改变曲线内部的几何形状外,还可以通过改变λ和μ的数值自动调节曲线的丰满度,满足工程上的不同要求。 文中还将这一方法向曲面作了逻辑上的推广,给出了曲面片的几何信息和诸顶点之间的关系,还给出了曲面片之间C~1连续的充分条件。     

一个统一的几何造型系统

本文提出了一种统一的数学模型,将曲面造型系统与体素造型系统有机地融为一体,采各家之长,使系统的造型能力大大加强。系统内部的几何模型统一的采用了参数曲面的表示方法,这样便能够继承已有的曲面造型功能;表达物体的拓扑结构采用了改进的翼边结构方法,继承了体素造型系统的长处,因此,系统能够处理复杂曲面的拼合造型,集个体复杂性与组合复杂性于一身。系统还能够设计由三参数矢函数定义的实体,完整的表达空间实体的所有信息,使得曲面与实体的数学模型统一起来,为最终发展一个集成化的计算机辅助制造系统奠定了基础。本系统是正在开发的超集统一机械系统(SUMs)中的一个三维造型模块。     

太阳风质子的波能串级-回旋共振加热机制的初级模型

空间飞船Helios 1和2的观测表明, 由0.3AU, 至1AU, 质子的磁矩T_p⊥/B随日心距离增加而增加, 而纵向绝热不变量T_p∥B2/N_P2则随日心距离增加而下降。这说明质子在垂直于行星际磁场方向上受到加热, 而在平行磁场的方向上受到冷却。以往没有理论能满意地解释上述现象, 本文在Alfvén脉动串级理论的基础上利用回旋波的准线性理论分析研究了串级能量转化为太阳风质子热能的机制, 解释了上述观测事实。      

柔性飞机大变形状态飞行载荷分析

飞行载荷分析中综合考虑了结构大变形的几何非线性效应以及曲面气动力效应.飞机结构由相互连接的可以表征任意变形的几何非线性欧拉梁表示,升力面由展向以及弦向分布的涡环网格表示.计算时通过曲面网格动态跟踪结构的变形不断修改气动力影响系数矩阵,反复迭代求解气动力和结构变形直至结构变形收敛.给出了风洞试验机翼模型以及无约束定常平飞模型算例.计算结果表明:在小变形阶段该方法与线性计算方法的结果基本一致,非线性效应不明显;大变形阶段由于曲面气动力的非线性效应,计算结果与线性方法的有显著差别.分析表明该方法在大变形阶段的计算结果比线性结果更为合理,数值计算时间短,适合于工程快速分析.     

用变形模型整体构造B样条曲面方法研究

传统的造型方法都是基于纯粹的几何模型,通过几何上的型值点或边界曲线定义曲线或曲面,难于进行交互修改.基于物理模型的变形曲线、曲面造型方法将参数化几何描述方法与力学原理结合起来,使曲线曲面变形形态在一定程度上与弹性梁和薄壳相似.设计者可以通过施加于变形曲线曲面上的力或约束,或改变曲线曲面本身刚度来改变其局部或整体形状,克服了局部控制与总体光顺的矛盾.该造型方法已在光顺、N边域构造以及曲面的光滑拼接和过渡面构造等领域得到应用.      

航天器高精度多维安装解耦标定方法

针对航天器多维安装在耦合情形下的标定问题，提出一种基于成像器观测的在轨标定方法，该方法有效克服了标定方程组的耦合非线性。首先，结合成像器观测的物理意义推导出其应满足的几何方程，并通过各机械机构的安装传递关系建立矢量方程，进而通过双矢量方式建立矩阵方程。其次，分析矩阵方程成立应当满足的必要条件，通过灵活运用"特征向量"的数学特性，对串联机械机构安装进行解耦，得出一种以成像器观测为基础的在轨标定数学方法，并将2维安装推广到n维安装的一般情形，给出标准的计算流程。最后，对标定方法进行了数学仿真验证，同时仿真分析了观测噪声对标定方法的影响，仿真结果表明灵活运用"特征向量"解耦标定的方法是有效的、准确的。      

Alfvén波在任意流场、磁场位形中的传播

本文研究具有任意偏振和非单色的Alfvén波, 在任意流场、磁场位形且有粘、热各向异性等离子体流介质中的传播.采用WKB近似可以获得它的波幅矢量的张量表达式, 它是介质密度、速度、磁场、Alfvén波速、热各向异性和粘性的函数.文中对简单情形进行了讨论, 结果表明:本文结果是对普遍情形的一种简明的综合和概括, 便于研究三维传播问题.      

非均匀网点上的样条曲面插值

一维样条(曲线)的插值已由均匀结点引伸到非均匀结点上,但二维样条(曲面)插值还只适用于分布在均匀参数网格点上的数据点阵。本文指出了非均匀网点上参数双三次样条曲面的连续性降低到C~0的严重事实,并提出一种偏导矢修正法,按照相对修正量最小来修正相邻曲面片的对应偏导矢,满足了对非均匀网点上的数据点阵进行光滑插值。整个样条曲面的连续性为C~1,并作了实例验证。     

自旋稳定通信卫星姿态确定的矩阵方法

文章陈述了自旋稳定通信卫星姿态确定的矩阵方法及其工程应用的七种情况。这种方法是同时应用地球角θ_s、太阳角θ_s和从太阳到地中的转动角λ_s。确定地球同步自旋稳定卫星的姿态。这种方法可唯一确定卫星姿态,简单了计算,并仅受地球矢量和太阳矢量共线的几何限制条件,姿态确定精度较高,这种矩阵方法得到了中国成功发射的五颗地球同步通信卫星的满意的应用和验证。     

曲线曲面的若干几何处理基础算法研究

给出了实用的曲线曲面的离散、投影、直线－圆环求交，空间直线距离计算等算法，曲线用密切圆逼近，采用差商计算离散点参数，算法速度快，根据几何性质构造了点的投影及曲线投影跟踪算法，用拟牛顿法加大收敛范围，利用相关性减少迭代次数，采用矢量方法和局部坐标系技巧，如空间直线间距离计算，直线－圈环求交等常用算法十分简洁。     

应用动态物像矢量共轭关系计算航天相机像移

首先建立了航天相机的坐标系，明确了物像矢量之间的几何对应关系，其次定义了航天相机中的作用矩阵关系式；最后根据静态以及动态的物像矢量共轭关系，进行了航天相机的像移计算分析，结果表明该方法概念乘法，公式意义明确，结果与齐次坐标变换方法结合一致。     

Alfvén脉动的控制方程

本文由磁流体力学方程组导出了行星际空间中不可压缩小尺度脉动的控制方程组。对这一组方程的讨论表明,在小振幅极限下,脉动幅度的径向变化可由通常文献中引用的Alfvén波在缓变磁流体介质中传播的WKB解来描述。当脉动幅度与平均磁场强度之比为有限值时,在一般情况下,控制方程中的非线性项不能略去,因而不能用WKB解来描述有限振幅脉动幅度的径向变化。这一结论可以解释为什么在0.3—0.9AU实测Alfvén脉动振幅和谱的变化与WKB解不一致。在这组控制方程的基础上提出了一个定性的模式。将Alfvén脉动看作主要由许多具有不同波矢k的向外传播的有限振幅的Alfvén模式组成。它们在传播过程中将产生一级小量的波动。零级量与一级量的非线性相互作用使波能向高频区串级。零级量波动振幅的变化不仅受到太阳风慢变化的影响,而且受到这一非线性相互作用的影响。这一模式可以定性解释主要的Alfvén脉动的观测事实。      

基于引导线的涡轮气冷叶片伸根建模方法

发动机涡轮气冷叶片伸根段是复杂的过渡曲面,设计过程繁琐.针对伸根段的几何结构特征,提出了基于引导线的伸根过渡曲面建模方法,由伸根段边界条件生成引导线,使用最小能量法优化引导线,以此为基础完成伸根段的建模,实现了指定高度截面面积修改.开发了伸根段参数化建模模块,提高了叶片设计效率,并为航空发动机复杂过渡曲面参数化建模提供参考.     

直线与曲面求交、曲面与曲面求交的一种几何作图法

本文介绍一种几何作图法,适用于求某些直线和复杂曲面的交点,以及某些复杂曲面和复杂曲面的交线。该方法被实践证明切实可行,本文给出理论证明。     

B样条曲面自适应拟合算法

针对复杂曲面物体在虚拟环境中的再现问题,依据复杂曲面上提取的已知数据点, 快速反算曲面的控制顶点;由控制顶点、节点矢量确定一条B样条曲面,即真实物体的拟合 曲面.由于提取的数据点存在噪声和摆动,拟合曲面与已知曲面会产生偏差.通过误差判定 条件找到偏差点,根据偏差点、偏差方向及偏差距离计算出曲面更真实的控制顶点;然后重 置相应的控制顶点,达到自动修复拟合曲面的目的.算法在CAD(Computer Aided Design)/C AM(Computer Aided Manufacture)/VR(Virtual Reality)等工程实践中,能够满足对三维物 体造型的不同精度要求.      

基于最优几何拓扑无线多传感器信息融合定位

利用Fisher信息矩阵方法,研究了针对距离、到达时间和方位角三种测量方式下的最优传感器—目标几何定位与拓扑图形特征。仿真结果表明,通过对最优传感器—目标几何图形特征的分析,可以获得具有最优定位性能的传感器—目标几何拓扑;同时表明,最优几何拓扑一般不是唯一的。