汽车空气动力学的特点与问题

本文简述了汽车空气动力学的基本特点,并部分结合作者的研究成果论述了汽车空气动力学的主要问题。     

平板湍流摩阻系数的显式表达式

 湍流摩阻系数的计算是工程技术中经常遇到的问题。计算时所依据的公式多为半经验半理论的结果,如Karman公式,Van Driest公式和Prandtl公式等。这些公式是以隐函数给出的,给计算带来不便。但是不难发现,这类公式经过适当的变换,可以化为统一形式的超越代数方程,这种方程没有有限形式的解析解,本文给出了一种近似解析解。根据这种方法除了导出上述公式的显式表达式外,还对White公式作了修正。当然解超越代数方程最根本的方法是迭代法,本文对此也作了简单讨论。     

小卫星非常规动力学分析与控制

针对小卫星研制中出现的一些非常规动力学问题进行研究,并提出解决办法。针对小卫星组件最大冲击谱量级超出常规冲击试验规范谱的分析与验证困难,通过研究提出了能够分析评估组件高量级冲击的方法。针对小卫星随机振动下强度设计方法还存在较大误差,分析了系统模态质量比与模态频率在一定频段的影响规律,认为忽略模态质量耦合会带来误差,提出了考虑模态质量耦合的准静态载荷计算方法。最后,针对小卫星整星开展了减振研究,分析了正弦和随机减振效果,对于对称安装减振系统,提出了减振系统的主频率计算公式。     

地外人工光合成装置研制与试验

原位资源利用技术是地外生命保障体系构建、实现人类地外生存的有效途径，是载人深空探索的核心技术。基于微通道技术的人工光合成反应器，采用流动反应器设计，用于低微重力等特殊环境条件下模拟人工光合作用，实现CO２向O２和含碳燃料的转化。微通道芯片通过气液剪切作用力使气体反应产物快速脱离电极表面并随反应介质排出反应器，理论上可以克服微重力条件对反应过程的影响，尚需进行微重力试验进行验证。同时，微通道结构可以通过精确控制反应气液的压力、流速、流量比等反应条件，获得优化的反应条件。通过地面试验，验证了该反应器将CO２还原为O２和含碳化合物的功能可行性。以Au和Ir/C作为阴极和阳极材料，3V电压条件下，O２产率可达11.74mL/h。此外，基于人工光合成反应器搭建了集反应模块、控制模块、流路驱动模块以及检测模块等于一体的地外人工光合成装置，形成原位反应、介质供给、精确控制、在线收集和检测等功能一体化的系统，并实现CO２有效转换和O２供给。为后续技术成熟度更高的反应装置研制、高产物选择性的含碳化合物转化以及人工光合成反应装置在轨试验奠定了理论和实践基础。     

吸气式电推进系统可行条件分析

吸气式电推进系统作为有可能实现长寿命超低轨飞行的技术而被关注。根据不同轨道环境条件，采用管状结构进气道、以及机械增压的吸气方式，讨论了吸气式电推进系统所需的可行条件。分析表明，在轨高度180~240km，航天器所需总功耗与迎风面之比需要大于2kW/m2，电推力器比冲需大于4×104m/s，方可满足推阻平衡需求。分析得出，实现吸气式系统在地球轨道的运用，关键技术在于增加气体收集效率并且降低收集功耗，同时电推力器的效率还需进一步提升。     

基于证据理论的覆盖决策信息系统约简的数值刻画

决策为划分的覆盖决策信息系统的特征选择理论和方法日趋成熟。但在数据采集的过程中,有些数据集存在对象的决策缺失或决策不能完全确定情况,那么将决策刻画为覆盖更加合理。而决策为覆盖的覆盖决策信息系统特征选择的研究却很少见。本文讨论决策为覆盖的覆盖决策信息系统的特征选择,利用证据理论中的信任函数和似然函数给出覆盖决策信息系统约简的等价刻画,从而给出求约简的算法,并以实例说明该方法的有效性。     

失效概率矩独立全局灵敏度分析的高效算法

失效概率矩独立全局灵敏度分析对指导可靠性优化至关重要，本文从乘法降维及Edgeworth级数展开的角度提出一种失效概率矩独立全局灵敏度指标分析的高效算法。所提算法通过Edgeworth级数展开将失效概率矩独立全局灵敏度指标的求解转化为输出无条件及条件前四阶整数矩的求解。对于输出的无条件及条件四阶矩的计算，基于乘法降维的思想，本文推导了重复利用计算输出的无条件矩的输入输出样本来计算条件矩以及外层关于输入变量一维积分的计算公式，使得仅需重复利用输出无条件前四阶矩求解产生的积分网格内的数据即可同时求得输出的前四阶条件矩以及外层关于输入变量的一维积分。所提算法大大提高了失效概率矩独立全局灵敏度的分析效率。航空发动机涡轮盘以及汽车前轴的分析结果验证了所提算法的高效性及准确性。     

基于核主成分分析的空域复杂度无监督评估

空域复杂度评估作为衡量空域运行态势、管制员工作压力的关键手段，是运行调控的基础。由于影响因素众多，不同因素间耦合关联复杂，且标定样本很难获取，空域复杂度的准确评估被公认为航空领域的一个挑战性问题。提出了一种空域复杂度的无监督评估方法。首先通过核主成分分析挖掘原始样本各维度的非线性耦合关系，准确提取能够最大化复杂度评估信息量的主成分，进一步设计了可按需定制的主成分聚类方法，实现了无监督条件下空域复杂度的准确评估，为空域划分、流量管理提供了有效的技术支撑。     

Double-decoupled inverse design of natural laminar flow nacelle under transonic conditions

The inverse design based on the pressure distribution is an essential approach to realize the improvement of Natural Laminar Flow(NLF) performance for nacelles. However, the direct definition of target pressure distribution at design point is challenging for the dilemma to consider the constraints of shock wave and laminar flow at the same time. In addition, the universality of method will be limited when the inverse design is strongly coupled with the solver. Thus, a double-decoupled methodolog...     

以可用度为目标的民用飞机不完全预防性维修间隔优化

民用飞机制造商推荐的初始预防性维修间隔通常不考虑运营环境和维修能力的差异,在满足飞机安全性要求的同时,难以达到可用性的最优状态。基于不完全维修理论,采用役龄回退因子修正部件的可靠性模型,以反映维修工作对于部件性能的影响;结合航空公司运行实际情况,以部件可用度为目标函数,可靠度阈值为约束条件,提出不完全维修策略下的预防性维修间隔优化模型,并以某型飞机的空气起动机航线故障数据进行实例验证。结果表明：在满足可靠度阈值的约束条件下,所建立的维修间隔优化模型得出的最优维修间隔与实际相符,该模型合理可行。