改进的区域安全性分析方法研究

 区域安全性分析（ZSA）是系统安全性分析的一个重要内容,对中国在研制大飞机的安全性设计有重要的意义。针对中国在区域安全性分析领域缺乏具体的、明确的实施方法这一现状,提出了改进的ZSA方法。一方面,明确了传统ZSA流程中故障模式影响分析（FMECA）和故障模式影响与危害分析（FMEA）对ZSA的信息输入方式,增加ZSA方法面向型号工程的可操作性;另一方面,从能量危险和系统硬件故障危险两方面开展危险源分析,并在此基础上,分析由于系统复杂性所导致各危险因素之间存在交错耦合关系而引起的危险,建立可全面分析区域内设备间相互影响的危险因素集,扩展了ZSA的内涵;将风险分析引入区域危险分析阶段,为制定分析准则,提高产品的安全性提供了更为详实、可信的依据。最后,简要介绍了该方法对某型飞机起落架系统的应用实例与分析结论。     

基于随动机器人的舱内/外航天服手臂测试方法

 提出了一种新的方法用于测量中国舱内和舱外航天服的关节力学特性。测量原理基于机器人运动学、静力学和动力学。首先,建立了随动机器人的运动学模型,然后根据航天服特殊的机械结构同时建立了舱内和舱外航天服手臂通用的运动学模型;其次,针对包含有柔性关节的舱内和舱外航天服手臂给出了求解其运动学逆运算的方法;最后,根据航天服手臂末端的力矩、位置和姿态信息计算出航天服关节的阻尼力矩。实验结果和SGI工作站上的仿真证明了该测量方法的正确性和有效性。     

飞机拦阻过程的非线性最优控制

在假设拦阻力完全由阻拦索提供的前提下,建立了包含阻拦索线弹性变形的飞机拦阻过程非线性动力学模型。为使原二阶微分方程系统易于控制,使用了高一阶的模型。基于高斯伪谱方法（GPM）对飞机和阻拦索接触后的降速曲线进行了优化,并应用反馈线性化闭环跟踪优化之后的降速曲线。结果表明,阻拦索的弹性对阻拦效果有很大影响,并且反馈线性化可弥补非线性最优化在实际应用中的缺陷。     

参数化小波构造研究及其在边缘检测中的应用

为了解决双正交小波构造过程中存在的局限性和不灵活性,以小波滤波器代数构造理论为基础,提出一种支集定长条件下双正交小波滤波器组的参数化构造方法,推导出高通分解滤波器支集长度为奇数或偶数情况下双正交小波滤波器组的构造限定条件,给出具体的参数化构造实例,并分析了参数变化对构造小波特性的影响。从小波特性出发分析了用于图像边缘检测的双正交小波的构造必要条件,结合参数化小波构造方法构建了用于图像边缘检测的小波滤波器组。仿真实例验证了双正交小波滤波器参数化构造方法的灵活性和可行性以及构造小波对图像边缘检测的有效性。     

乙醇燃烧加热空气污染物对煤油超燃的影响

在燃烧室入口来流马赫数为2.5的条件下,研究乙醇燃烧加热空气污染物对煤油超声速燃烧的影响.在加热器中,采用预混稳态燃烧火焰模型和61组分388步详细反应机理模拟乙醇燃烧加热过程,获得与实验温度条件相同的详细污染出口组分组成.其主要污染空气作为煤油超声速燃烧室的入口组分,采用17组分30步反应机理模拟煤油超声速燃烧过程,研究了污染物组分对煤油超燃室性能的影响.通过化学动力学和热力学分析,对比了地面电加热、乙醇燃烧加热和25km高空三种工况.结果表明:由于自由基作用以及平 均分子质量的减小和平均比定压热容的增加,乙醇燃烧加热污染空气造成超燃室的燃烧效率和内推力均上升.      

基于粗糙度敏感性研究的风力机专用翼型设计

对几个具有代表性的风力机常用翼型的几何特性和气动特性进行分析研究,详细探讨了各种翼型的前缘粗糙度敏感特性情况。基于一种新的翼型几何形状表征形式,以设计攻角工况下光滑条件和粗糙条件下的升阻比加权值为目标,优化设计得到了一种相对厚度为24.7%的风力机专用新翼型。对新翼型在主要工作攻角范围的升力特性、阻力特性及升阻比特性进行了研究,并详细分析了新翼型在不同工况下的气动特性情况,研究结果表明:新翼型具有低前缘粗糙度敏感性和低湍流敏感性;在设计和非设计运行工况下都具有很好的气动性能;雷诺数的升高和三维旋转效应对风轮叶片新翼型的气动特性具有促进作用。     

基于有限元全耦合方法的耳片疲劳损伤力学分析

精确分析和预测连接耳片结构的疲劳寿命对保证飞机安全具有重要意义。采用损伤力学—有限元全耦合方法对飞机上典型连接耳片结构进行分析,得到该结构的疲劳损伤演化过程和疲劳寿命;将分析结果与疲劳寿命工程估算方法——名义应力法进行比较,证明损伤力学—有限元全耦合方法应用于结构寿命预测的可行性,并将损伤力学—有限元全耦合方法与线性Miner准则、损伤全解耦方法进行对比分析。结果表明：损伤力学有限元全耦合方法,其计算结果是唯一的、确定的,比运用线性Miner准则和损伤全解耦方法所得的结果更准确,弥补了名义应力法的不足。     

几种基于组合方法的复合材料层合板壳单元

 为了方便合适地选取单元进行工程分析,本文基于开放式结构有限元分析系统SiPESC.FEMS,提出一种基于经典模型的复合材料层合板壳单元程序计算框架。此框架利用组合的方法,考虑平面壳单元中板、膜单元之间的关系以及程序编制过程中的重用性、灵活性等特点,采用了软件设计中的构造器(Builder)模式实现不同的复合材料层合板壳单元。本框架具有一定的通用性和可扩展性,能够处理复杂荷载、边界条件及三维空间不同材料铺设方向的层合板壳的结构分析问题。基于此方法实现了5种复合材料层合板壳单元,通过数值算例分析对比讨论各单元性能,显示了本框架具有简单实用等特点以及采用组合方法构造单元的优势。     

A New Hybrid Control Scheme for an Integrated Helicopter and Engine System

A new hybrid control scheme is presented with a robust multiple model fusion control(RMMFC) law for a UH-60 helicopter and an active disturbance rejection control(ADRC) controller for its engines.This scheme is a control design method with every subsystem designed separately but fully considering the couplings between them.With three subspaces with respect to forward flight velocity,a RMMFC is proposed to devise a four-loop reference signal tracing control for the helicopter,which escapes the closed-loop system from unstable state due to the extreme complexity of this integrated nonlinear system.The engines are controlled by the proposed ADRC decoupling controller,which fully takes advantage of a good compensation ability for unmodeled dynamics and extra disturbances,so as to compensate torque disturbance in power turbine speed loop.By simulating a forward acceleration flight task,the RMMFC for the helicopter is validated.It is apparent that the integrated helicopter and engine system(IHES) has much better dynamic performance under the new control scheme.Especially in the switching process,the large transient is significantly weakened,and smooth transition among candidate controllers is achieved.Over the entire simulation task,the droop of power turbine speed with the proposed ADRC controller is significantly slighter than with the conventional PID controller,and the response time of the former is much faster than the latter.By simulating a rapid climb and descent flight task,the results also show the feasibility for the application of the proposed multiple model fusion control.Although there is aggressive power demand in this maneuver,the droop of power turbine speed with an ADRC controller is smaller than using a PID controller.The control performance for helicopter and engine is enhanced by adopting this hybrid control scheme,and simulation results in other envelope state give proofs of robustness for this new scheme.     

基于远程渲染的三维模型发布系统

当前三维模型在Internet上的应用越来越广,但先下载再显示的传统发布方式也一直受到安全性、网络带宽和客户端机器的图形性能3方面的制约.结合三维模型化简和远程渲染技术提出了一种新的三维模型发布系统.系统把高精度模型保存在渲染服务器上,客户端的三维浏览器只提供大幅精简的粗糙模型.用户可以在客户端对粗糙模型进行缩放、平移和旋转等操作,选择最佳的观察视点.当用户停止操作时,客户端向服务器发送一个渲染请求,该请求中包含用户当前的视点、方向和光照条件等信息.服务器根据客户端请求进行渲染并返回高精度模型的图像.因为敏感的高精度模型保存在服务器端,因此该系统具有先天的安全性优势;因为客户端和服务器之间只在用户停止操作时传输平均大小为30 kByte的图像,因此系统对网络带宽要求很低;此外客户端只需要渲染极为简单的精简版模型,所以不需要很高的图形性能.