一种空间服务机器人在轨人机交互系统设计

研究在轨人机交互的技术瓶颈在于如何实现视觉、听觉等多源传感器信息的高效融合,以满足一系列耗时长、难度大、风险高、环境恶劣的空间任务需求。为此提出了一种基于多模态信息融合的在轨人机交互系统设计,构建了适应于不同任务需求和极端环境的人机交互体系架构,设计了近程/远程交互方案,构建沉浸式多源信息交互机制,并提供自然友好、高效便捷的人机交互接口。开展了多模态信息交互地面验证试验,结果表明,在轨交互涉及的复杂场景三维重建、人体姿态估计结果能有效克服时延大、临场感差等缺陷;经训练后的机器人对规定手势、语音指令的平均识别正确率分别可达74%和86.1%。     

相对变形约束下某离心机吊篮拓扑优化设计

吊篮是离心机的承载结构,其质量直接影响到离心机的承载能力。基于HyperWorks/OptiStruct平台,以吊篮质量为目标函数,以吊篮平台最大变形为约束条件,采用变密度法对某离心机吊篮结构进行拓扑优化设计。有限元分析结果表明,拓扑优化后吊篮结构能够满足预设的最大变形约束条件,而且质量大为减小,很好地实现了轻量化目标。     

基于改进ADC法的潜艇反潜作战方案效能评估

反潜是潜艇最富挑战性的一种任务,对潜艇的反潜作战方案进行评估是评价反潜效能的有力手段。文章对武器系统评估中常用的ADC法进行了改进,在考虑潜艇的协同能力、生存能力、作战人员素养、作战环境因素的基础上,提出了潜艇反潜作战的评估指标体系。对于假定的作战条件,分别采用潜艇的3大基本战法作为作战方案,运用改进的ADC法,评估3大基本战法在潜艇反潜作战行动方案中的效能。计算结果表明,利用改进ADC法进行潜艇反潜作战效能评估是有效可行的。     

基于混合正交法的环喉式膨胀偏流喷管性能影响因素研究

利用混合正交法设计数值模拟实验对环喉式膨胀偏流喷管(ATEDN)的工作过程进行研究，以获得ATEDN在不同工作模态的流场特征并分析入口压力、扩张比和塞锥基底半径三个影响因素共同作用下喷管性能的变化规律及各因素对喷管性能影响的显著性。采用FLUENT商用软件对ATEDN在0～31 km高度范围内的工作状态进行模拟。模拟结果表明，ATEDN在不同工作高度下存在开放-固壁反射、开放-自由边界反射和闭合三种基本工作模态。根据喷管流动经历的不同工作模态特征，将喷管的工作过程进行分类，具有不同工作过程的喷管推力性能存在显著差异。结果对比发现，在所选的参数水平下，塞锥基底半径是影响高度积分平均比冲的最显著因素，其次是扩张比，入口压力影响最小。随着喷管扩张比的增加，高度积分平均比冲降低；随着喷管入口压力和塞锥基底半径增加，高度积分平均比冲增加。     

凹槽对涡轮叶片前缘换热特性影响的实验研究

为了探究带有凹槽造型的涡轮叶片前缘结构的换热特性,采用瞬态热色液晶技术研究了凹槽对涡轮叶片前缘外表面换热系数的影响,获得了不同主流雷诺数以及湍流度下涡轮叶片原始前缘结构及带两种不同深度凹槽的前缘结构外表面的换热系数分布数据,并采用努塞尔数评估对比了三种结构下的换热特性。实验结果表明：原始前缘结构存在高换热系数区,随着湍流度的增大,高换热核心区显著增大；由于凹槽对滞止区域的流动产生了影响,带凹槽的前缘结构在不同工况下均表现出将原始结构高换热核心区分割为凹槽两侧突出边缘的高换热区和槽内低换热区的分布特征；凹槽可以显著降低前缘表面的换热强度,带浅凹槽的前缘结构在前缘表面的面平均努塞尔数相比原始前缘结构降低约7.9%~14.5%,带深凹槽的前缘结构相比原始前缘结构降低约9.1%~20.9%；与Reg=200,000相比,当Reg=150,000时,带凹槽的前缘结构相比原始结构的低换热优势更强。     

基于PSP/TSP测量的TSTO标模级间分离气动干扰特性试验分析

两级入轨空天飞行器（TSTO）并联级间分离存在复杂的气动干扰现象，理解气动干扰特性对分离安全性设计和评估具有重要意义。本文在Φ0.5 m高超声速风洞中开展了基于压敏漆（PSP）与温敏漆（TSP）试验技术的级间气动干扰特性研究，解决了有遮挡条件下的压敏漆与温敏漆测量难题，获得了马赫数6条件下不同级间距的高分辨率大面积连续压力和温度分布特性。研究表明：轨道级头部激波直接入射至助推级壁面，与边界层相互干扰，诱导流动分离；入射激波与分离激波在级间区域会产生多次反射，形成三维复杂波系结构；随着分离距离增大，级间流场呈现从缝隙流到小通道流再到大通道流的流动特征，级间高压高温干扰区则呈现从前往后移动且峰值减弱的特点，这也是改变两级气动力/力矩特性、影响分离过程中两级位姿变化的主要因素。     

基于UAV的空地协同任务卸载策略研究

随着各行业对大批量信息处理需求的增加，移动边缘计算（Mobile Edge Computing， MEC）技术应运而生。而在陆地障碍较多、MEC服务器搭载不便的情况下，研究了一种无人机（Unmanned Aerial Vehicle， UAV）中继辅助用户卸载任务到基站的场景。针对该场景，提出了一种基于博弈论的最优任务卸载方法，通过联合优化任务卸载比例和卸载策略使得系统时延最小化。由于这两个变量之间相互耦合，因此将原优化问题转化为两个子问题求解。首先，在确定策略的情况下，证明了系统时延最小值存在的条件，得到了用户的最优卸载比例闭合解。然后，将原优化问题转化为任务分配问题，并建立博弈论模型。在证明了该模型存在纳什均衡（Nash Equilibrium，NE）的前提下，经过多次迭代，求解得到基于时延最小的用户任务卸载策略集。仿真结果表明：上述方法有效降低了全局计算时延，在时效性上优于其他一些常见的卸载方法。     

基于传力路径的飞机加强框结构优化方法研究

在飞机结构设计中,主传力构件的轻量化设计十分关键.通过引入结构承载因子,对加强框结构的传力路径进行量化,得到加强框结构最佳的传力路径.相对于传统的结构尺寸优化设计方法,提出的基于承载因子的传力路径优化方法仅需要考虑结构外形和载荷对结构承载的影响,不必考虑结构细节尺寸大小,因此,该方法具有高度的概括性和综合性.同时,通过...