7075铝合金超声多轴疲劳断裂行为

针对航空发动机相关部件缺少铝合金7075-T6的超高周多轴疲劳S-N数据与疲劳断裂机制等相关数据问题,设计了新型超声多轴疲劳增幅杆和多轴疲劳试件,与超声换能器组成超声多轴疲劳设备,实现拉压和扭转应力的同时加载,获得了在10 9 循环数范围内的超高周多轴疲劳S-N曲线。此外,在扫描电子显微镜（SEM）下观察多轴疲劳试件断口并进行分析。结果表明：当疲劳寿命处于高周（HCF）范围内时,多轴试件受到扭转应力的影响,裂纹从表面及次表面开始萌生,疲劳裂纹扩展路径上出现了大量的疲劳孔洞;在较大的裂纹尖端剪切力的高裂纹增长率影响下,疲劳孔洞在裂纹萌生点附近聚集。当疲劳寿命处于超高周（VHCF）范围时,裂纹萌生位置从表面逐步过渡到内部,内部裂纹萌生机制具有鱼眼特征,鱼眼中心出现的破碎颗粒起到应力集中点的作用,使裂纹从内部萌生。     

基于Weibull混合分布的航空发动机零部件寿命建模

针对航空发动机在维修工作中存在重要零部件使用寿命及失效率难以估算的问题,搜集了发动机重要零部件燃油计量活门、整体驱动发电机、液压机械组件的使用寿命数据,并运用Weibull混合分布及单Weibull分布分别建立了上述重要零部件的寿命模型。在模型求解过程中采用了经典的三参数相关系数优化法,求出发动机重要零部件的可靠度、失效率及故障概率密度函数。通过计算得出Weibull混合分布模型的线性相关系数r g 比单Weibull分布模型的大;同时K-S假设检验结果显示,Weibull混合分布的统计量观测值D n 均小于临界值D 30, 0.1。 结果表明：相对于单Weibull分布,Weibull混合分布模型更精确地表征了发动机重要零部件的寿命数据,从而有效地提高寿命参数的估算精度;Weibull混合分布模型的可靠性有助于发动机管理工程师制定视情维修方案;并对航材备件的数量有指导意义,具有较高的推广应用价值。     

突加不平衡下GTF发动机转子系统瞬态响应分析

针对GTF发动机低压转子系统突加不平衡瞬态响应问题,基于有限元法建立了考虑啮合单元、行星架单元、膜盘联轴器单元的多体接触、多转子耦合动力学模型,介绍了考虑非线性因素下突加不平衡瞬态响应计算方法,求解了低压转子系统的突加不平衡瞬态响应,并分析了关键部件刚度对突加不平衡的影响规律。结果表明：当风扇转子发生突加不平衡时,各部件均表现为振动幅值突增,后迅速趋于稳定,低压涡轮转子发生明显拍振,突加不平衡载荷主要由行星架结构和第1.5支点刚性支承承担;行星架刚度主要影响风扇转子突加不平衡响应、第1.5支点和行星架处的外传力;膜盘联轴器刚度主要影响增压级突加不平衡响应、转子在突加不平衡之后稳定运转情况。     

基于基准控制的低压涡轮转静子装测一体化方法

为进行大涵道比航空发动机低压涡轮转子同心度的精确测量与控制,根据其多级耦合的结构特点和0.05 mm转子同心度的控制需求,开展了基于基准控制的低压涡轮转静子高精度装测一体化方法研究。通过基准调节方法实现测量基准与回转轴线重合,消除了定位误差;通过基准保持方法避免了装配操作对基准的影响,保证了测量基准姿态的一致性;结合质心对转子不平衡量的影响,搭建了专用测试系统,实现对低压涡轮转子同心度的装配结果管控。将该方法应用于发动机低压涡轮转静子装配,结果表明：实现了0.0125 mm转子跳动的精确测量,有效避免了低压涡轮转子初始不平衡量超差,减少了重复装分工作,提高了装配质量和效率,对多级部件同心度的高精度测量具有工程指导意义。     

螺旋桨桨叶根部断裂飞脱轨迹数值仿真

螺旋桨桨叶断裂飞脱轨迹对飞机的安全性有重要的影响。为了研究螺旋桨桨叶根部断裂后的运动过程,采用数值模拟方法进行了仿真分析,并与风洞试验结果对比。将求解区域划分为10个网格区域,对其中3个螺旋桨旋转区域单独划分网格,通过滑移网格进行数据传递,对有飞脱桨叶的螺旋桨的6个桨叶分别设置重叠网格。采用螺旋桨真实旋转的非定常方法获得周期性稳定的空间流场,当飞脱桨叶到达指定位置后,求解桨叶的6自由度运动方程,计算桨叶的飞行轨迹。结果表明：在短时间内,该螺旋桨的桨叶飞脱后的运动轨迹主要受惯性力的影响,而气动力的影响不大;飞脱桨叶的桨根在第0.015 s左右与后继桨叶的桨尖相撞,与测力风洞试验的断桨事故诊断结果相符。     

航空发动机终端威胁作用机理和威胁模式分析

战机及其配装的发动机在战场执行任务时,不可避免地会遭遇敌方防空武器的威胁,终端威胁对施加损伤起关键作用。针对发动机（飞机）在战场执行攻击任务时可能遭遇的不同类型威胁,重点对终端威胁作用机理和威胁模式开展分析。从终端威胁产物杀伤机理（威胁机理）出发,描述了穿透物、破片、燃烧物质、爆炸冲击波、高能激光和生化制剂等常见终端威胁产物的输出特性。在此基础上,对航空发动机典型7大部件遭受的威胁模式开展分析,给出了相关威胁模式可能给各大部件带来的损伤模式。上述威胁分析结果可供发动机及部件易损性分析时借鉴,也可供发动机生存力或易损性设计参考。     

基于失效卫星轨道数据的空间环境评估方法

卫星姿轨控系统失效后,在空间自由漂浮,空间环境的长期影响及其变化将直接在失效卫星的轨道参数的微弱变化中体现。本文研究了失效卫星轨道根数数据用于原位溯源空间环境长周期扰动影响的可行性及方法,基于非均匀采样傅里叶变换手段,实现公开卫星轨道数据的长周期频率特征提取,并与太阳活动相关的空间环境影响周期匹配。通过大数据分析多颗失效卫星公开轨道数据,以卫星轨道倾角为例,识别出太阳活动相关的空间环境对低轨卫星轨道摄动的周期400、89和13.5 d。该方法为失效卫星轨道数据的利用挖掘提供了新思路。     

弱引力下的六足机器人附着与移动控制方法

针对小天体上弱引力带来的脱附难题,研究了适用于小天体星表弱引力环境的六足机器人附着与移动控制方法。建立了足-地接触动力学模型,分析得到六足机器人实现弱引力条件下附着而不脱离、移动而不打滑的力学约束条件。根据六足机器人的机构特点和移动形式,设计了基于三角曲线的平稳步态规划方法,以抑制移动过程中机器人足端所受的冲击效应;建立了基于末端步态偏置的多足协同主动附着方法,保证机器人对小天体星表的稳定附着。最后,通过一个仿真案例,验证了该控制方法的有效性,为弱引力条件下六足机器人的移动探测任务提供了新思路。     

滑翔飞行器速度约束条件下制导律设计

针对滑翔飞行器速度约束条件下的制导问题,提出一种基于神经网络的制导方法。首先,建立滑翔飞行器弹道优化模型,给出基于高斯伪谱法的弹道优化方法和基于神经网络的制导律模型;其次,为进一步满足速度约束条件,提出了速度控制策略;最后,将高斯伪谱法获得的最优控制量离散后作为标签数据,利用反向传播(BP)神经网络进行训练,将训练好的网络模型嵌入弹道仿真环境中进行数值计算,并与定攻角剖面和高斯伪谱法离线优化的计算结果进行对比分析。仿真结果表明:提出的制导方法能够在满足速度约束条件下实现制导飞行,具备在线实施的能力和较好的工程适用性,对此类飞行器的制导律设计具有一定的参考意义。     

基于在轨组装维护的多载荷协同观测卫星平台构型设计

针对高轨遥感卫星多载荷协同观测和一致测量应用需求,在前期总体技术方案研究的基础上,通过开展现有在轨组装航天器和高轨卫星公用平台的构型调研,提出了一种适用于多载荷协同观测需求的平台构型设计方案。平台利用CZ-5运载火箭发射并在轨展开,采用“网格式中心承力筒+板+桁架”式的总体构型,开展了主传力路径、贮箱承载结构、网格式中心承力筒等的细化设计工作,并进行了结构产品的初步设计,建立了平台结构整星的有限元模型。仿真分析表明:平台结构整星的各向一阶频率均能满足运载火箭的频率要求。基于标准化、通用化的平台接口设计,使其具备可扩展及可维修的能力,大大提升了平台鲁棒性。基于全网格筒的主承力设计,增强平台结构承载能力,并改善平台内部热环境。该设计方案可为基于在轨组装维护的高轨遥感大平台结构的设计提供有价值的参考。