基于两步优化策略的结构网格负载平衡

国家数值风洞（NNW）工程旨在发展完全自主知识产权的计算流体力学（CFD）软件,结构网格负载平衡问题研究是该工程中的一个重要组成部分。本文发展了两步优化策略以求解结构化网格的负载平衡问题。第1步优化采用传统的贪婪算法,完成对大块网格的剖分和以进程计算时间为指标的网格块分配;第2步采用遗传算法（GA）,目标函数兼顾进程计算时间和通信时间,在第1步优化结果的基础上,对网格块在进程上的分配开展二次优化。为准确计算GA的目标函数,构建了一套计算时间和通信时间的建模方法,包括样本生成、模型建立和模型验证,整体方法具有一定的通用性。根据负载平衡问题以及两步优化策略的特点,对GA的编码、交叉、变异和种群初始化进行了研究,详细分析了交叉操作的递归问题及解决方法。算例验证说明建立的进程计算时间和通信时间模型具有较高的计算精度,能够用于GA的目标函数计算;两步优化策略能够在第1步优化的基础上进一步改善优化结果,从而减少CFD问题的整体计算时间,对于计算量巨大的工程问题具有较大的实用价值。     

装配误差对球面密封结构密封状态影响分析

球面密封结构通过安装形成的接触面来实现密封，不同的安装条件将产生不同的密封状态。该文采用有限元分析软件ANSYS对球头一锥面连接结构在不同的安装对中精度的条件下产生的密封状态进行接触分析，研究密封面上的接触位置和接触面积随对中角度的变化规律，分析安装精度对密封性能的影响。     

惯测组合自标定测控单元设计与实现

惯测组合存在一定的性能保持期,传统使用方式是将惯测组合单独贮存并定期进行标定测试,且需要专用测试设备和测试场地。基于DSP控制器的惯组自标定测控单元采用了DSP控制、CAN通信协议设计、纠错容错处理以及工作模式识别等多项技术,为惯测组合实现快速自动化标定提供了新的解决方案,为灵活实现自标定流程编排和状态监测,缩短标定测试时间(由传统1.5h缩短至0.5h),以及实现武器系统免拆卸和一键式自动化测试提供了重要技术保障。     

小波分析在直接吸收谱信号分析中的应用

采用小波分析方法对直接吸收谱信号进行消噪处理,通过对信号的高、低频部分进行分离实现了噪声消除。采用这种方法对近红外波段的DFB(分布反馈)半导体激光器所发出并且经由气室吸收、数据采集等步骤产生的直接吸收信号进行噪声消除实验,清除了数据中的高频噪声。实验中的两种光谱信号经消噪处理后,反映了数据的光谱特性,有利于进行光谱数据的拟合处理;尤其将受到气流强烈干扰的信号去除了大幅值的噪声信号,使该信号反映气流的速度特性,并能进行后续的线型拟合工作。     

基于区域的GLRT车辆目标检测方法

基于合成孔径雷达(Synthetic aperture radar,SAR)图像的地面车辆目标自动检测是一项重要的SAR军事应用研究。提出一种基于区域的广义似然比法(Generalized likelihood ratio test,GLRT)的目标检测方法,该方法将GLRT目标检测理论与图像分割技术相结合。首先利用普通图像常用的分割聚类方法从SAR图像场景中粗略地分离出陆地杂波区域和目标潜在区域。然后根据分割结果,分别对两区域数据建立合理的统计模型。最后在背景和目标统计特性都已知的情况下,采用GLRT目标检测方法对目标潜在区域的像素点进行逐一检测,获得更为精确的检测结果。对实际SAR数据处理的结果表明,该方法能有效地从陆地场景中检测出地面车辆目标,且具备一定的精确性和快速性。     

GEO卫星结构屏蔽设计与性能分析

地球同步轨道(GEO)卫星在轨期间将遭遇空间带电粒子辐射,导致的电离总剂量效应会损伤星上的电子元器件。在对GEO卫星典型结构进行屏蔽设计时,采用钽箔等材料对卫星结构大开口处进行封堵,又用屏蔽厚度的实体相交法求解卫星的屏蔽性能。建立卫星的三维屏蔽厚度模型,对比屏蔽设计前后的总剂量值,同时分析该封堵方法对卫星机热系统的影响。通过对GEO卫星结构三维屏蔽性能的分析,验证了该封堵方法的有效性。     

分布式控制系统下APU部件和传感器的混合故障诊断与隔离（英文）

研究了分布式控制系统下辅助动力装置（Auxiliary power unit,APU）的气路部件和传感器的故障诊断与隔离（Fault diagnosis and isolation,FDI）,并在分布式控制系统中将非线性动态模型和分布式状态估计器结合起来进行了研究。分布式扩展卡尔曼滤波器（Distributed extended Kalman filter,DEKF）起到状态估计器的作用,用于估计气路部件的流动能力。DEKF拥有一个主滤波器和5组与APU的5个传感器一一对应的子滤波器,每个子滤波器产生局部状态的流动能力估计。主滤波器收集并融合局部状态信息,然后将状态估计反馈给子滤波器。在APU分布式控制结构的DEKF算法中引入了丢包模型。设计了具有残差加权平方和（Weight sum of squared residuals,WSSR）性能指标的FDI策略,并通过一次移除一个子滤波器来识别APU传感器故障。当前子滤波器的性能指标WSSR不同于剩余的子滤波器组合时,说明发生了传感器故障,并且解析余度的估计值会取代故障传感器的测量值。值得注意的是,该方法不仅适用于传感器故障,而且可以解决A...     

单晶涡轮叶片高能束修复研究进展

单晶涡轮叶片高能束增材再制造是修复磨损、烧蚀和裂纹等损伤缺陷的主要方式，是航空发动机热端部件特种加工领域最具挑战性的工作之一，其中蕴含的外延生长组织接续与调控机制、内部冶金缺陷控制等科学问题和关键工艺尚未完全突破。梳理了熔焊熔池内凝固组织定向生长的理论发展，基于已有的枝晶异质形核和异向生长理论，构建了单晶高能束修复的基础原理框架；详细分析了“修复工艺-熔池特性-凝固组织”之间的内在关联，提出了保持单晶连续稳定生长的工艺调控准则和熔池监控方法；总结了修复区γ′相等微观组织以及热裂纹、气孔等冶金缺陷的演化规律和调控手段，凝练了单晶修复面临的主要挑战。此外，介绍了航空发动机热端部件再制造领域相关的国外重大研究计划，并对今后研究方向和发展趋势进行总结和展望。     

软件定义卫星技术概念及发展

针对在轨卫星呈现海量化、网络化、智能化发展的趋势，重点探讨了软件定义卫星技术的产生背景、概念、内容与挑战。通过历史回顾，归纳卫星系统研制的3个阶段，指出目前卫星系统正在从平台、载荷优先向算法优先演进，这一趋势推动了软件定义卫星技术的产生与发展；阐述软件定义卫星技术的概念与边界，指出研究软件定义卫星技术的目的不是研制一类新型卫星，而是利用软件定义技术实现硬件资源虚拟化、系统软件平台化、应用软件多样化，提升卫星系统的网络化与智能化；分析软件定义卫星技术的主要内容与挑战，并对未来的发展进行展望。