香港大学生航天科技体验旅程

6月20日,由《航天员》杂志社组织的香港大学生体验营拉开帷幕,在为期一周的活动中,来自香港的大学生们得以与国家的载人航天事业和航天英雄零距离接触。回到香港后,他们在兴奋喜悦之余描述了此次体验营活动旅程和感想。     

基于特征参数化方法的异构CAD卫星三维协同布局设计

针对卫星异构CAD间的基于模型的定义(Model Based Definition,MBD)三维模型批量转换和协同布局设计过程中存在的信息丢失、效率较低等问题,文章提出一种应用特征参数化方法的三维模型转换方法,对MBD三维模型的几何特征与非几何特征进行结构化、参数化,通过可扩展标记语言(Extensible Markup Language,XML)技术实现参数数据的跨CAD系统转换。同时,基于此方法,对三维模型的位置、旋转角度等布局特征进行参数化表达,通过XML表单共享布局数据,驱动不同CAD系统内自动创建布局模型,避免了跨CAD系统的复杂装配模型的频繁互相转换。基于二次开发,实现了上述方法的自动化,并应用于实际卫星研制中,验证了方法的可行性和有效性,此方法可为各类异构CAD系统间三维模型转换提供参考。     

同步可展机构的构型设计与运动学分析

文章针对可展机构展开运动过程中的不同步现象,提出了一种同步可展机构,并对机构进行了构型设计与运动学分析。首先,将同步齿轮传动与连杆机构相结合,基于锥齿轮的闭合传动原理,设计了一种可确保杆件同步运动的同步可展机构。其次,基于G K公式,计算了机构的自由度。然后,根据同步可展机构的阵列组合方式,构建了三类同步可展体系。进一步建立机构在全局坐标系下的运动学分析模型,利用传递矩阵法对机构整体进行了运动学方程推导,并进行了数值仿真分析。最后,基于ADAMS对机构的运动情况进行了仿真分析。结果表明：机构能够实现单自由度精确同步展开,体现了机构在运动过程中的规律性和对称性。基于ADAMS 的展开运动仿真结果与理论分析结果基本一致,验证了同步可展机构构型设计的合理性及所建立的分析模型的正确性。这种构型设计与分析方法同样适用于其他类型的同步可展机构及体系。     

类HTV-2控制翼诱导高超声速层流分离数值研究

针对类HTV-2控制翼诱导的局部层流分离开展了研究工作。结合实验结果,数值模拟了类HTV-2控制翼诱导的层流分离流动特性,发现其分离形态呈扁长尖形,分离区内存在一对反向对称旋涡,此类分离与矩形平板/三维楔诱导分离形式不同,前体形状对控制翼诱导层流分离具有重要影响。研究了类HTV-2控制翼诱导分离随偏转角的变化规律,受前体横流效应影响,控制翼前物面流动从两侧向中间聚拢,翼前逆压梯度增大,即使在5°小偏转角仍诱导分离,该现象与实验相符,较以往对典型矩形平板/三维楔层流分离初始分离角的认识不同。     

多状态空间信息网络拓扑生成优化算法

依据空间信息网络（SIN）高动态性的特点,并考虑卫星工作的多状态特性,兼顾星间通信时延和拓扑抗毁性的要求,研究了多状态下空间信息网络拓扑生成及动态优化的问题。根据卫星星座的周期性,建立了一种卫星网络的拓扑周期表。综合卫星的可视性和连接度等约束条件,以网络平均和最大时延作为通信性能的优化目标,建立拓扑的多目标优化模型。提出一种改进的多目标模拟退火（IMOSA）算法,求解全局时延最优的卫星拓扑,并在考虑多状态情况下对链路进行优化,以满足网络高动态性。最后基于具有66颗低轨（LEO）的铱星星座进行仿真,研究表明：针对多状态条件下的铱星星座,该算法最大化减小了通信时延,得到抗毁性良好的拓扑结构,通信性能较之原有静态拓扑明显得到改善。     

拓扑数据分析在复杂脑网络分析中的应用

针对复杂脑网络分析中网络结构变化阈值选择中没有公认的标准确定合适阈值这一问题,基于拓扑分析中的持续同调性理论,本文提出一种多尺度大脑网络建模分析方法,该方法在大脑全尺度距离范围之内,通过不断增加阈值,运用Rips过滤算法捕获网络的动态持续拓扑特征,并用条形码和持续图对拓扑特征可视化,最后通过计算持续图之间的Bottleneck距离和Wasserstein距离分析持续特征的稳定性。实验结果表明,该方法能更准确地提取大脑网络的拓扑结构特征并提高诊断分类的准确性。     

紧凑型横向变焦系统关键器件的设计方法与功能验证

变焦系统可实现连续的光学变焦,可对不同景深的目标实现连续成像。在焦深延拓和光学检测等领域具有广泛地应用和发展潜力。本文提出了一种紧凑型可实现连续变焦功能的扁平化位相衍射元件,并设计分析和验证了横向调制相位型变焦衍射元件的功能。通过标量衍射基本理论模型,借助菲涅尔波带和多台阶相位衍射元件的设计方法,实现了横向变焦关键器件的设计仿真和实验验证。并以多波长响应的空间光调制器为基础,搭建了器件相位调制验证实验系统,通过测试证明了所设计器件的变焦能力,仿真和实验测试均可实现5倍变焦目标的有效调制。     

并行组合扩频通信系统变换域干扰抑制技术研究

为提高并行组合扩频通信系统抵抗窄带干扰的能力,研究自适应多门限和DT-FCME两种变换域算法抑制并行组合扩频通信系统中窄带干扰的问题。经仿真验证,两种算法能够对系统中高斯白噪声环境下的多种窄带干扰起到较好的抑制效果。最后对比分析了两种算法抑制不同类型窄带干扰时的优缺点。     

短螺旋型燃烧室旋流结构及气动边界发展规律数值模拟研究

短螺旋型燃烧室的头部轴线沿发动机周向与发动机轴线偏转一定角度,可以在保证燃烧效率不变的条件下有效缩短燃烧室轴向长度。短螺旋型燃烧室流场的最大特点是旋流流动单侧受限。为了研究头部安装角α变化对燃烧室旋流流动特性的影响,基于数值方法对短螺旋型燃烧室进行了计算分析。结果表明:随着α变化,旋流器下游旋涡依次出现对称环状、马蹄状、环状结构;随着α增加,气动边界逐渐出现并抑制旋流的周向扩张,导致流场出现不同的旋涡结构;不同α下的切向角动量随轴向距离增加而衰减,但α为35°和45°时,气动边界在非受限侧出现并对旋流产生约束,角动量衰减变慢;当α为0°,15°,35°,45°时,燃油液滴依次集中分布在旋流器下游两旋涡边缘、侧壁面和头部端壁、非受限旋涡边缘。本文研究了不同α下的旋涡结构及气动边界沿轴向的演化过程,为短螺旋型燃烧室进一步的设计与优化提供基础。