可见光/激光组合的相对位姿测量研究

针对可重构航天器模块超近距离对接场景下特征点消失问题，提出一种可见光/激光的高精度相对位姿测量方法。该方法先通过可见光/激光组合对初始相对横滚角误差进行校零，完成粗校准环节；然后通过激光二维双镜反射法进行精确的相对位姿解算，获得高精度相对位姿数据。仿真结果表明，在现有技术条件下，该方法在模块相对距离在100cm内可不依赖视觉特征点，实现±1.2mm和±0.03°的相对位姿测量精度，为模块航天器对接后续的超近距离高精度位姿控制奠定基础。     

竞争风险模型下变环境的发动机叶片可靠性分析

针对航空发动机转子叶片的恶劣工况导致其存在多种故障模式,各种故障的失效与使用环境紧密关联,给航空发动机转子叶片的可靠性分析或风险控制带来了难度这一问题,从转子叶片的磨损和裂纹两种主要故障模式特点出发,研究了变环境下的转子叶片磨损故障模型和疲劳裂纹故障模型,提出了一种基于竞争风险模型的转子叶片可靠性分析方法,并给出了求解算法；以某高压涡轮转子叶片为例进行了分析研究.结果表明:在可靠性分析中采用单个故障模型比竞争风险模型风险更大；且在竞争风险模型下,如果不考虑推力环境的影响,以不可靠度要求0.1为例,相应风险增加了33%,验证了所提方法的实用性.      

灰色系统理论的发展及其在自然科学和工程技术领域的广泛应用

基于中国知网（China national knowledge internet， CNKI）和ISI Web of Science数据库，对灰色系统理论近40年来的成果进行检索和梳理。在中国知网数据库中输入灰色系统、灰数和序列算子等10个词组，共查到文献22.7万多篇。进入21世纪之后，中国知网数据库收录的灰色系统论文呈快速增长趋势。自 2008年起每年收录的论文超过1万篇，2014年起突破1.5万篇。灰色系统方法和模型被广泛应用于物理、化学和生物等自然科学各学科领域以及交通、电力、机械等工程技术领域，取得大量具有重要价值的成果。从承担国家重要科技计划的项目组和中国双一流高校发表的大量应用灰色系统方法和模型的文献可以看出，灰色系统理论在推动中国科技进步、创新发展及高层次人才培养过程中发挥了重要作用。     

二维层状CrxTey超薄膜高效电磁屏蔽材料及其航天应用研究

电磁屏蔽是有效抑制电磁危害的手段之一，电磁屏蔽材料的性质与其抗电磁辐射能力密切相关。CrxTey合金材料的晶体结构呈现二维多层结构，具有优异的屏蔽电磁波的潜能，可以作为未来航天领域的优选材料。通过脉冲激光沉积手段，CrTe2和Cr4Te5两种组分薄膜被外延沉积在蓝宝石Al2O3衬底上。X射线衍射和原子力显微镜测量结果显示薄膜为外延单晶生长，同时薄膜表面的粗糙度起伏不超过2 nm。其中光电子能谱对Cr4Te5薄膜的扫描结果证明其化学计量比符合4∶5，且在空气中放置一个月后未发现明显氧化。变温的磁化强度测量显示CrTe2和Cr4Te5薄膜分别在198 K和257 K发生标准的顺磁--铁磁相变行为。温度范围从5 K到320 K，薄膜始终显示为金属性。电输运物理机理的模拟分析得出，电子--电子散射和电子--磁子散射分别对居里点以上和以下导电性起主导作用。这些优异的性能集一体，使得CrxTey材料在未来航天领域可以发挥电磁屏蔽的重要作用。     

基于模糊信息粒化和优化SVM的航空发动机性能趋势预测

提出采用模糊信息粒化(FIG)和优化的支持向量机(SVM)来预测航空发动机参数的变化趋势和变化空间。利用模糊信息粒化方法对性能参数进行粒化处理。以K CV验证误差最小作为优化目标,采用遗传算法(GA)实现支持向量机惩罚参数和核函数参数的自适应优化选择；训练SVM模型并进行并对模糊粒子非线性预测。利用某航空公司的某型航空发动机性能参数监测数据进行验证,结果表明:该算法可以有效实现航空发动机性能参数变化趋势和变化空间预测。在实例基础上分析了窗口大小对算法预测精度的影响以及算法多步预测的效果,得出算法最佳窗口大小为3个数据且算法3步以内预测误差小于10%。      

面向结构化场景的激光雷达点云高精度配准与定位方法

在基于先验地图的激光雷达室内导航方案中,通常采用点云配准的方法进行无人设备位姿初始化。在结构化场景下,传统配准算法特征鲁棒性较差,导致点云配准的误差较大且易陷入局部最优。针对该问题,提出了一种基于多平面空间模型的点云快速配准方法。首先该方法利用特征直方图的思想对空间点云进行快速粗聚类,根据平面一致性将粗聚类后的点集进行合并形成面特征,从而对密闭空间进行平面模型化表示。随后通过空间平面排序实现了面特征的快速关联,并利用线性匹配方法实现了两帧点云的精确配准,从而解算出机体在先验地图中的相对位姿。最后通过Gazebo搭建的仿真环境与室内结构化模拟环境对算法进行了验证。结果表明,在大型结构化场景下,算法具有更好的适应性以及更高的计算效率,能够快速为无人系统提供精准的地图初始位姿。     

含复杂滚动轴承建模的航空发动机整机振动耦合动力学模型

在航空发动机整机振动模型中对滚动轴承进行了详细建模。建立了5自由度（DOF）球轴承动力学模型，推导了在5自由度复杂变形下的轴承力和力矩表达式；针对圆柱滚子轴承，利用“切片法”，推导了考虑轴承径向变形、圆柱转子凸度、轴承间隙以及轴承倾斜引起的角向变形等复杂因素作用下的圆柱滚子轴承的作用力；将复杂的球轴承模型和滚子轴承模型与6自由度的转子和机匣有限元梁模型结合，建立了含复杂滚动轴承建模的航空发动机整机振动模型，并利用数值积分方法进行了动力学方程求解。利用带机匣的转子试验器进行了方法验证，与试验结果对比表明，仿真计算的整机振动前3阶固有频率误差在5%以内，对应振型完全相似。