航天器质量特性测试技术新进展

航天器质量特性测试提供航天器轨道控制和姿态控制所需的质量特性参数,同时验证航天器结构和布局设计的合理性,为持续改进提供依据,在航天器的研制中占有重要地位.文章在对国内和欧美等航天发达国家航天器质量特性测试技术深入调研的基础上,阐述了国内外航天器质量特性技术的进展情况,重点分析了NASA哥达德空间飞行中心和欧空局下属法国...     

航姿系统内阻尼的模糊自适应滤波算法

平台式惯性航姿系统的内阻尼算法通过阻尼网络将自身的速度信息加到系统中,达到提高姿态精度的目的.本文将该思想引入到捷联式惯性航姿系统中,在系统加速度较小时,利用加速度计的输出估计系统姿态角,通过卡尔曼滤波的形式补偿姿态误差.由于内阻尼算法只有在系统加速度较小的情况下才能使用,本文设计了模糊自适应控制器,根据三轴加速度计的输出进行自适应判断内阻尼算法是否可用,调整内阻尼卡尔曼滤波器的量测误差方差阵,从而避免了滤波器的发散.仿真和实验表明,内阻尼的模糊自适应算法可明显抑制舒勒周期振荡和傅科周期振荡,避免了系统姿态漂移,有效提高了捷联惯性航姿系统的精度.     

时变可靠性分析的高效近似最大可能轨迹法

现有的时变可靠性分析方法在处理飞行器复杂时变可靠性分析问题时,存在求解效率过低的问题。在基于近似最大可能轨迹的时变可靠性分析方法的基础上,根据时间离散所得串联系统瞬时可靠度最小的组件决定整个系统可靠度的特点,在最大可能轨迹自适应建模过程中同时考虑轨迹模型的预测误差和预估值增加样本,提出时变可靠性分析的高效近似最大可能轨迹法;采用解析算例验证最大可能轨迹自适应采样方法的有效性,并将该可靠性分析方法应用于水动力涡轮叶片和某空天飞行器机翼的时变可靠性分析。结果表明：在精度相近的情况下,所提方法对极限状态函数调用次数不高于基于时间离散的可靠性分析方法的3%。     

基于变量贡献率的MSPC异常识别方法

异常识别是多元统计过程控制(MSPC, Multivariate Statistical Process Control)方法有效应用的关键.针对现有研究对历史异常信息利用的不足,综合考虑了主成分变量贡献率与重构误差变量贡献率对异常识别的影响,将两种变量贡献率进行归一化处理并求和得到综合变量贡献率;提出了一种基于综合变量贡献率的MSPC异常识别方法,并基于matlab计算平台实现了该算法.通过田纳西过程故障模式仿真及异常识别,对该方法的应用及算法有效性进行了实例验证.     

通用直升机雷达散射特性及RCS减缩

采用物理光学法和等效电磁流法作为RCS(Radar Cross Section)数值计算方法,通过对某飞机模型的实验测试,验证了算法的有效性.建立了某通用直升机的几何外形模型,计算RCS特性并分析其重要散射源.进行机身外形和旋翼的RCS减缩研究,提出了通用直升机隐身外形设计方法.改形后全机雷达散射水平在头(尾)向和侧向分别降低至原型的10%和1%,且静稳定性及有效容积基本不变.通用直升机进行外形隐身设计后,旋翼成为全机的重要散射源(特别在头向及尾向),还须采用其他方法进行RCS减缩.     

有源集成器件PDN矢量拟合建模方法

基于矢量拟合(VF,Vector Fitting)原理和电路综合理论,提出了一种有源集成器件宽带电路建模方法,用于电磁兼容仿真.将在直流偏置下测量获得的端口参数采用矢量拟合方法转化为极点-留数与时域状态方程的形式;然后创建时域电路模型,将状态方程转化为与SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)兼容的网表电路模型.该网表可以代替原芯片PDN(Power Distribution Network)用于电路仿真,最后使用该方法对样本芯片PDN模块建模并与相应的集成电路等效模型(ICEM,IC Electromagnetism Modeling)进行对比,结果表明:矢量拟合模型相比ICEM模型具有更宽的有效带宽以及更小的模型误差.     

大流量气-气喷嘴响应面法优化设计

为研究以气氢和气氧为推进剂的同轴双剪切喷嘴设计参数对推进剂燃烧位置的影响,利用正交表指导喷嘴设计,并对燃烧室流场进行数值模拟.结果表明:在单喷嘴流量相当于航天飞机主动发动机单喷嘴流量8倍的工况下,同轴双剪切喷嘴能实现高的燃烧效率;极差和方差分析显示氢/氧的速度比是对推进剂的燃烧位置影响最大的设计参数,而中心氢流量比例和氧喷嘴的壁厚对燃烧位置的影响不显著.通过构造基于正交多项式的响应面,获得同轴双剪切气-气喷嘴的优化组合参数.     

基于加权有向图的飞机装配顺序规划

合理的飞机装配顺序规划是确保飞机装配质量、缩短装配周期的有效途径。为此,提出了基于加权有向图的飞机部件装配顺序规划方法。以飞机零件间的装配几何关系、装配稳定性和装配工艺性为评价因子,对装配过程中零件间的装配依赖性进行量化,形成可表达装配依赖关系的加权有向图。在此基础上,通过模糊聚类和撕裂排序算法对装配零件进行装配顺序规划。最后通过某飞机机身中段装配顺序规划问题进行验证,规划结果表明该方法具有一定的可行性和有效性。     

基于LPC2214的传感器网关设计

针对物联网上数据信息传输的正确性、实时性及安全性要求,在对标准TCP/IP协议进行分析的基础上,提出了一种适应物联网需求的嵌入式传感器网关设计方案。对标准TCP/IP协议进行了裁剪并给予实现,设计了面向物联网的传感器网关的基本构造和网络模块的接入电路,并将嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ移植到性能优异的32位ARM核微处理器LPC2214上。研究结果表明:该传感器网关可有效地应用于物联网中局部传感网的数据转换,使其能够在互联网上进行传输,具有结构简单、成本低、性能可靠等优点。     

含缺陷三维编织复合材料热膨胀系数计算

通过将细观力学的Ｅｓｈｅｌｂｙ和Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ理论与刚度平均化方法相结合，对含定向基体微裂纹的三维编织复合材料热膨胀系数进行了理论计算，分析了纤维体积含量，微裂纹密度和编织参数变化对热膨胀系数的影响，为材料设计和应用提供了理论基础。