滑转条件下月球车轮沉陷模型研究

 月球车在月面行驶时,为保证月球车的通过性能,应尽量避免沉陷。然而传统车辆沉陷量数学模型不适用于动态滑转条件下的月球车,为此对月球车行驶时车轮沉陷量的计算模型进行了研究。基于车辆地面力学理论,从模拟月壤力学参数和滑转率两个方面,在适合于刚性轮静态沉陷计算模型基础上建立了适用于滑转条件下月球车轮的沉陷计算模型。通过轮壤土槽试验,将试验测得的月球车轮沉陷量与模型计算得到的沉陷量进行比较,验证了修正模型的正确性。所研究的模型能够为滑转条件下月球车沉陷量的预测提供理论技术基础。     

基于相似理论的航空发动机转速自适应PID控制

根据航空发动机在相似坐标系中特性不变的特点,提出一种基于相似理论的航空发动机转速自适应PID控制。该方案采用衰减曲线法进行换算PID参数整定,获得自适应调节律。仿真结果表明控制器具有良好的动静态性能,自适应性和鲁俸性。所得参数变化规律对数控系统全包线内PID控制器的参数选择具有一定的指导意义。     

基于相似理论的燃气轮机建模技术研究

针对部件特性数据缺乏的情况下如何对燃气轮机建模的问题,提出了基于相似理论的建模方法。运用参考机组与目标机组的转速相似参数和流量相似参数,对参考机组的特性数据进行变换从而获得目标机组特性数据;考虑到参考机组和目标机组的非绝对相似性,对目标机组的特性数据提出了一系列修正措施。该方法已应用于某型燃气轮机建模,仿真结果表明:该模型具有良好的实时性,收敛性与动态响应特性,可以满足控制系统半物理仿真的需要。      

基于流动相似理论的涡扇发动机起动过程分析

针对我国涡扇发动机存在的起动不可靠和起动困难的问题,提出了一种发动机理想起动过程的思想.结合地面起动的不同阶段,利用流动相似理论对涡扇发动机的理想起动过程进行了深入分析,得出了理想起动过程应满足的条件.所给出的分析结果对于指导起动系统的设计、开展各种大气条件下的起动性能优化研究具有一定的参考价值.     

薄壁构件试验模型的动力学相似设计方法

针对由薄壁构件相似模型试验结果预测原型动力学特性的问题,建立了统一的数学模型,并基于方程分析法推导了动力学相似关系.通过对薄壳单元进行受力分析,推导得到薄壁构件的微分方程,并通过微分方程得到完全几何相似模型可准确预测原型动力学特性的相似关系.在建立薄壁构件结构参数对固有频率的敏感性与相似因子指数的比值关系基础上,提出薄壁构件不完全几何相似模型与原型的动力学相似关系(即畸变相似关系)的确定方法.最后给出基于敏感性分析的薄壁构件精确畸变相似关系设计流程,为薄壁构件相似试验模型的设计及动力学特性的预测提供参考.     

航空发动机高压转子试验模型的动力学相似设计

为了获得能够替代航空发动机转子原型进行动力学试验的模型,提出了发动机转子系统试验模型的动力学相似设计方法。采用相似理论推导了转子系统缩比模型的动力学相似准则,继而建立缩比模型与原型的动力学相似关系。通过动力学优化方法对转子缩比模型的动力学等效模型进行修正,目标函数由固有频率、临界转速和振型组成。以双转子发动机高压转子系统的动力学相似设计为例,通过有限元仿真对设计方法的有效性进行了验证。结果表明,在设计转速范围内,动力学相似模型与原型的前两阶临界转速相似误差分别为3.92%和0.86%,对应振型的相关性均大于0.98,且模型与原型的模态应变能分布基本一致。通过该方法获得的动力学相似模型能够较好地预测原型的动力学特性,并有效降低模型试验的成本和难度。     

基于语义相似度的句法歧义结构消解

以汉语句法结构分析中最普遍存在的句法结构歧义现象,即“动词短语 名词短语 的 名词短语”(VP NP1 的/u NP2)为研究对象,提出了一种基于知网知识库的歧义消解策略。据此提出利用改进的知网相似度计算的歧义消解策略。通过对从人民日报的语料中抽取1000个“VP NP1 的/u NP2”的实例进行测试,实验结果正确率达到83.4%,表明这是一种有效的识别“VP NP1 的/u NP2”歧义结构的方法。     

基于相似理论的航空发动机风扇转速换算方法的改进

基于相似理论提出一种通过变指数因子计算航空发动机风扇换算转速的改进方法.收集不同公司的某型航空发动机的巡航数据建立数据样本.采用支持向量回归机方法建立指数因子与大气温度的数学模型并利用遗传算法对模型参数进行寻优,进而得到由风扇指示转速和大气温度计算风扇换算转速的变指数因子模型.使用该模型对样本数据进行计算,并把结果与定指数因子方法求解的风扇换算转速进行对比,对改进算法与定指数法换算结果进行了误差分析.结果表明:改进后的变指数因子模型计算的航空发动机风扇换算转速具有更高的精度,同时具有良好的推广泛化性能,该方法是航空发动机风扇换算转速的一种有效算法,在航空发动机性能预测也具有实际的指导意义.      

基于奇异值分解的关系相似度计算方法

关系相似度计算在信息检索等领域有重要的应用.目前,关系相似度主要通过向量空间模型计算,但数据稀疏严重影响计算效果.为此提出以上下文模板表示特征,并通过对特征矩阵的奇异值分解降维消除噪声,冉通过向量余弦夹角计算关系相似度.实验表明,该算法比传统的向量空间模型算法在分类准确率方面有明显提高.     

船舶柴油机比例模型实验的理论基础与技术挑战

采用相似比例模型实验进行新型船舶柴油机研发可以极大地节约研发时间、成本及能源。本文回顾了柴油机燃烧相似性理论的发展历程,总结了实现燃烧相似性的三种单值条件相似法则,重点阐述了喷雾混合气形成过程相似性理论与实验验证的最新研究成果,同时指出船舶柴油机相似比例模型实验亟待攻克的技术挑战。建立柴油机喷雾燃烧相似性理论体系有助于制定科学合理的相似比例模型实验规范,推动船舶柴油机研发实现快速发展。     

不同粒径分布模拟月壤承压特性试验研究

月壤的承压特性决定月面巡视探测器的行驶阻力和沉陷,是影响月面可通过性的主要特征之一。为了得出不同粒径分布的模拟月壤在巡视器地面载荷和月面载荷下的承压特性,通过压板试验获取了3种不同粒径分布模拟月壤的承压性能曲线与参数。分析表明:粒径分布对模拟月壤承压性能影响大,粒径粗且分布均匀的JLU-1模拟月壤承压能力最强,其次为JLU-3模拟月壤,而粒径细且分布窄的JLU-2模拟月壤承压能力最弱;3种模拟月壤的变形指数在其他模拟月壤的范围内,松软状态时接近月壤值,在小载荷作用且松软状态时变形指数小于1;3种模拟月壤的内聚模量在其他模拟月壤的范围内,但大于月壤值;松软状态时3种模拟月壤的摩擦模量在其他模拟月壤的范围内,中密和密实状态下均大于月壤值。研究结果对月面探测器行走机构的仿真和路径规划具有参考意义。     

2013 年国外载人航天发展综合分析

2013年,各主要航天国家依据本国具体国情,以审慎务实的态度持续推进载人航天活动。基于此背景,综述了2013年国外载人航天领域发展动态,梳理了国际空间站及深空探索领域的系列成果,分析了重型运载火箭、新型飞船、空间商业运输能力的发展趋势。     

Drilling load modeling and validation based on the filling rate of auger flute in planetary sampling

Some type of penetration into a subsurface is required in planetary sampling. Drilling and coring, due to its efficient penetrating and cuttings removal characteristics, has been widely applied in previous sampling missions. Given the complicated mechanical properties of a planetary regolith, suitable drilling parameters should be matched with different drilling formations properly. Otherwise, drilling faults caused by overloads could easily happen. Hence, it is necessary to estab-lish a drilling load model, which is able to reveal the relationships among drilling loads, an auger's structural parameters, soil's mechanical properties, and relevant drilling parameters. A concept for the filling rate of auger flute (FRAF) is proposed to describe drilling conditions. If the FRAF index under one group of drilling parameters is less than 1, this means that the auger flute currently removes cuttings smoothly. Otherwise, the auger will be choked with compressed cuttings. In dril-ling operations, the drilling loads on the auger mainly come from the conveyance action, while the drilling loads on the drill bit primarily come from the cutting action. Experiments in one typical lunar regolith simulant indicate that the estimated drilling loads based on the FRAF coincide with the test results quite well. Based on this drilling load model, drilling parameters have been opti-mized.     

聚变空间推进器磁喷嘴初步分析

为了提高深空探测任务的范围和能力,亟需发展高性能的聚变空间推进器,而其中最为关键的子系统是磁喷嘴。本文首先介绍了聚变空间推进器的主要工作原理,并分析了核聚变地面发电应用中的偏滤器和空间推进应用中磁喷嘴系统的差异与联系。在此基础上,通过参考一种简化的磁喷嘴性能计算模型,初步评估了推力为1-1000 N,比冲为10^4-10^5 s,聚变传输功率为100 MW-10 GW研究范围内,不同推进性能需求与磁喷嘴系统磁喉处磁场大小、库区等离子体密度及推进剂质量流量的依赖关系。相关定性及定量分析结果能够为未来核聚变 空间推进器磁喷嘴系统的物理和工程设计提供一定的参考。     

深空天线组阵宽带信号频域合成技术研究

分析了深空天线组阵中宽带信号合成需求,提出一种宽带信号频域波束形成方法,设计相应的信道化滤波器组,达到了近似完全重建的目的;采用多相FIR(Finite Impulse Response,有限脉冲响应)和FFT(Fast Fourier Transform,快速傅里叶变换)结合的方式降低了DFT(Discrete Fourier Transform,离散傅里叶变换)滤波器组的计算量。在此基础上开展了原理样机的研制,并通过数传基带对样机进行闭环BER(Bit Error Rate,比特误码率)测试,根据测试BER数据计算样机本身SNR(Signal Noise Ratio,信噪比)恶化和合成效率。测试结果表明:合成信噪比损失小于0.4dB,验证了设计的正确性和合理性。     

基于相频约束的航天器定时技术

双向相干测距测速体制是最常用的航天器测量体制,是一种闭环体制.与之相比较,开环测距测速可以在信号更微弱的情况下获取到观测量,在深空任务中有着独特的意义.然而,开环测距也面临棘手的技术难题——高精度航天器定时技术.针对该难题,在保持现有航天器信号体制的基础上,阐述了基于遥测信号和测距侧音信号（差分单向测距DOR信号可看作侧音信号）间相频约束的航天器定时原理,研究了侧音频率最优化设计方法,给出了“器上发射测站接收”的初步实现方案,为后续开展工程应用奠定了基础.     

深空探测多天线组阵的增益损失研究

为定量分析上行天线组阵增益损失的影响因素,提出一种通过建立数学模型分析合成损耗的估计方法.首先基于天线原理和电磁波传输理论建立了天线组阵上行链路信号的数学模型,以统计学理论对数学模型进行分析,得到了影响上行链路信号的若干因素.通过分析得出,深空探测信号在远距离传输中因大气相位扰动引起的误差是造成天线组阵增益损失的最主要因素.再通过对大气相位扰动误差的进一步分析,构建S频段和X频段下大气相位扰动的空间自相关模型和时间自相关模型,得到组阵基线长度和工作仰角同合成损耗的关系.经过对各误差源的分析可知,在目前的技术水平下,能够满足上行天线组阵工程应用的精度要求.     

返回舱/空间探测器热防护结构发展现状与趋势

针对中国天地往返和深空探测领域对热防护结构的需求,综述了国内外返回舱和空间探测器热防护材料/结构的发展现状,着重介绍了包括蜂窝增强热防护材料、纤维增强热防护材料、组合式热防护结构以及展开式热防护结构等在内的代表性热防护材料/结构的设计理念和性能特征。在系统总结热防护结构发展趋势的基础上,分析了返回舱和空间探测器热防护结构发展中存在的关键问题,可以看出：纤维增强热防护材料在热防护结构重量方面表现出了突出优势,材料拼接设计成为结构发展的重要阻碍;组合式热防护结构设计在现有材料发展水平的基础上,将成为提高热防护结构效率的有力途径;展开式热防护结构有望使航天器有效载荷重量显著提升,但受限于柔性热防护材料性能和结构工艺,仍有待发展。更加频繁的天地往返运输和深空探测项目的开展必将对热防护结构发展产生巨大的推动作用。