一种高效高精度的气动弹性结构优化方法

气动弹性结构优化技术主要包括约束求解和优化算法两个方面的内容。针对常用的基于低阶面元法的静气动弹性分析方法计算效率高但精度低的特点,建立了一种高效高精度的基于高阶面元法的静气动弹性分析方法。针对当前气动弹性结构优化技术使用单一优化算法导致搜索精度低、收敛速度慢等特点,将遗传算法和分形算法进行结合,发展了一种遗传/分形混合算法。针对气动弹性结构优化计算时间长、设备要求高等特点,引入了Kriging代理模型方法来加快优化速度,减少时间和设备的耗费。最后以某大展弦比客机机翼为算例,采用基于高阶面元法的静气动弹性分析方法求解约束响应样本,用Kriging代理模型方法对约束响应进行模型构建和预测,并将Kriging代理模型和遗传/分形混合优化算法进行结合,构建了一种高效高精度的静气动弹性结构优化方法。优化分析结果表明,Kriging代理模型在静气动弹性响应预测上具有很高的精度,平均误差均在5%以下,副翼效率预测的平均误差甚至低于1%;遗传/分形混合算法相比于单一的遗传算法具有更快的收敛速度和更强的全局寻优能力。     

巨型星座覆盖性的高效分析方法

针对巨型星座设计及建设过程中的覆盖性分析问题,提出了一种高效覆盖性分析新方法：并行墨卡托投影图叠加法（PMPS）。该算法通过对墨卡托投影图的图像叠加处理,进行覆盖域计算,突破了传统网格法（GPA）中网格数量与星座卫星数量的关联约束,降低了计算消耗对卫星数量增长的敏感度。给定计算精度下,随着卫星数量的增加,GPA与PMPS计算消耗比值逐渐提高,并最终趋于极限值,该极限值和GPA选取网格量呈正相关。仿真结果表明;全球覆盖分析中GPA网格数为10⁴量级、满足指定计算误差时,未引入并行计算的PMPS效率相对GPA最大可提高1～2个量级,当GPA网格量更大时,如10⁵量级时,未引入并行计算的PMPS效率相对GPA预计最大可提高2～3个量级。     

面向智能电网嵌入式设备的网络威胁动态评估方法

针对智能电网嵌入式设备由于计算、存储资源有限而造成的对网络攻击行为应对不足,安全评估手段薄弱等问题,提出了面向智能电网嵌入式设备的网络攻击行为动态评估方法。使用安全控制模块对实际嵌入式设备通信数据流进行解析与判别,利用组件动态可信度量分析方法在嵌入式系统模拟机中对攻击行为安全影响进行安全检测评估,通过对平台配置属性、平台运行属性及用户认证属性3个方面属性进行全过程动态综合度量,得出最终网络攻击行为安全评估结果。通过在配电自动化及用电信息采集系统真实环境下进行测试,针对嵌入式设备常见的攻击行为,检测方法的准确率能够达到90%以上,具备较好的安全评估精度,与此同时实现了自身安全性的有效提升。      

可重复使用液体火箭发动机寿命问题探讨

可重复使用火箭发动机与一次性发动机的核心区别在于其对发动机的使用寿命提出了更高的要求,面向未来航班化航天运输系统的发展目标,寿命问题愈加重要,亟待突破发动机关键部组件的寿命评估难题。综述了寿命问题的研究进展,分析了推力室、涡轮、管路、密封结构等部组件的失效机理与寿命评估方法,总结并展望了相关研究的重点与方向,为可重复使用液体火箭发动机的研制奠定基础。     

利用低轨道卫星间微波信号探测反演温湿廓线

通过同时测量微波信号的折射和吸收信息,低地球轨道卫星间（LEO-LEO）微波掩星探测技术能够独立反演温度和水汽廓线。通过仿真手段,首先,正演模拟了微波信号穿过大气层后由折射和吸收效应分别导致的相位延迟和振幅衰减,在此基础上,对温度、水汽和云中液态水反演廓线进行了个例分析,然后,统计分析了温度和水汽在不同纬度带的反演性能,以及云对反演精度的影响。结果表明：温度在约35 km以上存在明显正偏差,高纬度的最大,中纬度次之,低纬度最小。水汽反演误差在约4 km以下明显增大,低纬度的最大,中纬度次之,高纬度最小。有云存在时,需要去除云的吸收作用,否则温度和水汽会出现明显的正偏差。上述研究为进一步发展LEO-LEO掩星探测计划提供了理论参考依据。     

基于室内合作场景智能识别的行人导航算法

基于足绑式惯性测量单元(IMU)的惯性导航系统被广泛应用于行人导航中,其通过零速修正(ZUPT)算法可对速度估计误差进行较好的补偿,然而其位置误差会随时间发散。针对于此,提出了一种基于室内合作场景智能识别的行人导航算法。通过随机森林算法,对行人在室内平地步行、上楼梯、下楼梯等不同步态进行训练与辨识,并结合室内先验地图对行人导航的结果进行校正。通过实验表明,行人在室内行走1100m时最大定位误差为1.85m(总行程0.17%),相对无场景识别的方法精度提高了6倍,可以有效提高行人导航精度。     

辐射计反射面天线面形精度对其主波束效率影响研究

以FY-3卫星微波成像仪天线为模型,对反射面天线面形精度对天线主波束效率的影响进行了分析。提出基于数值拟合法的公式,用GRASP软件半物理仿真结果,修正Ruze公式关于面形精度影响因子的表达式,实现了工程中天线主波束效率快速估算。该方法减小了Ruze公式中由于假设口径场等幅同相分布引起的计算误差,采用该方法后计算精度可控制在1%以内。最后针对多馈源共用反射面的辐射计天线提出了分区域分析面形精度的方法。     

机场跑道改性沥青混凝土抗冲击性能

为研究中高应变率下NRP和掺高粘剂的SBS两种改性剂对AC-13型沥青混凝土动力性能的影响,采用直径74 mm SHPB装置进行了4个气压下的冲击压缩试验,获得了不同种类改性沥青混凝土的破坏形态及应力-应变曲线。研究表明：沥青混凝土动态应力-应变曲线分为弹性变形、塑性强化和塑性破坏3个阶段,破坏形态分为裂缝、破损、块裂和碎裂4种;两种改性剂均能改善沥青混凝土的抗冲击性能,并且对峰值应力和冲击韧性的应变率敏感性有一定影响,在不同应变率范围内两种改性剂对冲击韧性增强作用不同,NRP对峰值应力增强作用优于掺高粘剂的SBS;应变率超过130/s时,沥青混凝土出现弹性模量退化现象,NRP对弹性模量有提高作用。     

一种利用自然能飞行的临近空间浮空器研究

为实现临近空间浮空器的持久区域驻留和机动飞行,文章所研究的一种利用自然能飞行的临近空间浮空器利用自然界的热能和风能,通过简易可行的技术手段实现飞行高度和轨迹的控制,有望解决临近空间浮空器面临的能源问题和热问题。文章介绍了该新型浮空器的系统组成和主要特点,分析了该新型浮空器在设计最大运行高度处的浮重平衡,进行了系统设计参数的分析。该新型浮空器由超热空气和氦气提供浮力,计算结果表明氦气囊所占比例越大,所需的浮空器半径越小,且随着设计最大运行高度的升高及超热值的减小,所需的浮空器半径增大。     

大展弦比机翼翼梢装置性能特性研究

针对大展弦比机翼的四发涡桨飞机巡航速度较低、巡航升力系数较大的缺点,通过加装不同的翼梢装置改善翼尖流场特性,从而提高升阻比,提升飞机起飞性能、爬升性能和续航性能。计算结果表明,翼梢装置可有效提高大展弦比机翼飞机的飞行性能,为进一步优化翼梢装置提供了技术基础。