三轴承推力矢量喷管运动学建模及试验

三轴承推力矢量（3BSD）喷管是实现大角度偏转的推力矢量主要形式,主要应用于垂直/短距起降（V/STOL）飞机。喷管由3段组成,相邻两段通过轴承连接,喷管与发动机出口也通过轴承连接,因此形成了3对转动副,通过3对转动副的转动喷管可以实现偏转到特定的角度及方向。三轴承推力矢量喷管运动学模型是其控制器设计及应用的前提,通过喷管固联坐标系逐级坐标转换的方法得到喷管运动学模型。通过几何关系分析说明了三轴承推力矢量喷管的基本原理,对推力矢量偏转大小/方向与三级喷管转角之间的非线性关系进行了分析,在3条基本假设的基础上提出了喷管逆运动学控制规律,并利用一个缩比喷管进行了试验验证。试验结果表明,所建立模型可以反映喷管运动学特性,逆运动学控制规律可应用于喷管开环控制。     

考虑小裂纹特性的裂纹扩展数值分析方法及实验验证

为了对工程断裂关键件进行全面的损伤容限分析,需要发展一种能够考虑小裂纹阶段的疲劳裂纹扩展数值分析方法。在Paris公式的基础上基于镍基粉末高温合金小裂纹扩展行为特点,提出了一种小裂纹加长裂纹阶段的裂纹扩展物理力学过程描述,并以此建立了裂纹扩展速率模型。同时考虑到工程应用,将该模型通过FRANC3D软件的用户子程序,与有限元方法结合,构建了一种可分析实际工程结构例如航空发动机涡轮盘上疲劳裂纹扩展的数值分析方法。针对带初始缺陷的FGH96合金标准试棒进行了裂纹扩展数值分析,并与开展的裂纹扩展寿命实验进行了对比。数值计算结果与实验结果吻合较好,表明该方法能够充分考虑小裂纹阶段的裂纹扩展行为特点,适用于分析工程结构疲劳裂纹扩展的全过程。     

基于神经网络的减阻沟槽壁面形状优化

针对沟槽外形减阻问题,采用基于神经网络的方法对沟槽壁面形状进行外形优化。模型采用槽道流动模型,控制方程为黏性不可压缩Navier-Stokes(NS)方程,流动求解采用直接数值模拟（DNS）方法,对于对流项的离散采用紧致4阶中心格式,对黏性项的离散采用4阶中心格式,时间推进采用3阶Runge-Kutta格式。在神经网络优化过程中,约束方程为不可压NS方程,采用基于在线学习的自适应控制器,使用基于抑制展向切应力的控制律,控制量的产生由壁面变形提供。优化结果表明,壁面最大减阻效果可达17.41%。对于优化后的壁面,湍流强度降低了19.68%,同时壁面的涡量与雷诺切应力亦有所降低。由于湍流流动非定常,因此优化得到的壁面形状亦是时变的,但变化的过程中整体上仍呈现流向沟槽的形状。     

结构参数和涵道比对新型漏斗/环形组合式混合扩压器性能影响的数值研究

为了提高航空发动机加力燃烧室总体性能,提出了一种新型漏斗/环形组合式混合扩压器。采用数值模拟方法研究了结构参数和涵道比对该组合式混合扩压器流动和混合性能的影响规律。结构参数包括漏斗高度、进气冲角、进气节角。结果表明：组合式混合扩压器下游呈现剪切与涡流同时存在的流动和掺混特征。漏斗下游会形成一对旋向相反的流向涡对,支板下游形成剪切层。漏斗高度对组合式混合扩压器性能影响较大,其值越大热混合效率越高,同时总压损失也越大。组合式混合扩压器初始热混合效率随着进气冲角和进气节角增大而升高,混合充分发展后热混合效率相差不大,总压损失随着进气冲角的增大而增大,随着进气节角的变化差别不大。热混合效率随着涵道比增大逐渐降低,当涵道比大于0.8时基本保持不变。     

可重复使用运载器级间分离过程研究

级间分离过程中,可重复使用运载器受到非定常扰动,可能会造成分离失败。为研究级间分离过程中可重复使用运载器运动特性及周围流场分布随分离高度的变化情况,建立航天器和运载器的运动方程,使用动网格技术和有限体积法求解N-S方程。研究结果表明：随着级间分离高度的升高,气动力不断减小,非定常扰动对分离产生的影响越来越小;分离过程中,航天器和运载器的平动速度差较小,角速度差越来越小,最大差值从30 km高空的0.427 rad/s减小到50 km 高空的0.1 rad/s,二者之间的最小距离变大,更有利于安全分离。     

戽斗式反推力装置气动特性数值仿真研究

在发动机短舱系统上设计反推力装置是民用飞机减小着陆滑跑距离、减轻起落架刹车系统负担的重要手段,对于主体不易更改的发动机而言,戽斗式反推力装置具有原理简单、实施方便等优点,是较好的设计选择形式。 戽斗包角是此类反推力装置设计中的重要参数,对反推性能有较大影响。 为了全面研究不同戽斗包角对反推性能的影响规律,基于某型涡轮风扇发动机设计了戽斗式反推力装置初步方案,并对反推力装置工作时的流场分布进行了数值仿真研究,着重分析了反推力及反推效率的变化情况。 研究结果表明:在所研究的角度范围内,随着戽斗包角逐渐增大,反推力及反推效率先增大后减小,包角为 110°时,反推效率最高;但是,在接近于停机状态的小速度条件下,戽斗包角相对较小时,反向排气流会被大量吸入进气道内,从而影响发动机的正常工作;通过对比不同方案的计算结果,给出了戽斗包角的设计建议值,可为反推力装置的详细设计及后续工程应用提供参考。     

边缘网络下多无人机协同计算和资源分配联合优化策略

针对边缘网络环境下多人机之间存在计算负载不均,造成卸载任务失败的问题,提出了一种多无人机间协作的智能任务卸载方案。通过联合考虑多无人机任务分配、计算资源分配和无人机飞行轨迹,引入公平性指数建立了无人机公平负载最大化和能量消耗最小化问题。基于多智能体深度强化学习框架,提出了融合轨迹规划和任务卸载的分布式算法。仿真结果表明,所提出的多无人机协作方案可以显著提高任务完成率和负载公平度,并且有效适用于大规模用户设备场景。     

CCSDS统一空间数据链路协议应用分析

针对TM、TC、AOS、Proximity-1四种空间数据链路协议的应用局限性,对CCSDS（国际空间数据系统咨询委员会）提出的统一空间数据链路协议（Unified Space Data Link Protocol, USLP）规范进行分析,介绍了USLP传输帧主导头和数据域中各个字段的设计驱动,以及与其他空间数据链路协议的差异。对于服务数据单元信道复用传输需求,梳理了物理信道、主信道、虚拟信道、多路复用访问信道的服务类型,明确了数据传输服务、信道复用、信道标识、服务数据单元之间的关联关系。以遥测遥控数据空间链路传输为例,分析了USLP的适用性和推荐设置。     

TS-InSAR analysis for monitoring ground deformation in Lanzhou New District,the loess Plateau of China,from 2017 to 2019

Large-scale land creation projects involving the cutting of mountains to infill gullies for construction have been carried out in Lanzhou New District (LZND). However, there is an urgent need for comprehensive and detailed research on the spatiotemporal evolution of ground deformation in LZND. Based on Sentinel-1A SAR data, combined with the urban geological background, the ground deformation in LZND from 2017 to 2019 was analysed. Two independent, multi-temporal techniques, persistent scatterers interferometry (PS-InSAR) and the small baseline subset (SBAS-InSAR), were used to calculate the deformation time series, and the results were cross-verified. The time series-monitoring results of the SBAS and PS calculations exhibited strong consistency in LZND and verified the high reliability of the experimental results. The results showed the whole surface of the LZND from March 2017 to October 2019 maintained stability, and the deformation rate was primarily in the range of ?10 to 10 mm/year. However, ground deformation in the Xicha area was evident. The maximum annual deformation rates monitored by SBAS-InSAR and PS-InSAR were ?52.48 mm/year and ?56.35 mm/year, respectively. The most typical deformation areas include the built-up area and the land creation area. The surface subsidence area was concentrated in the filling area. The ground deformation range of LZND kept expanding and accelerating from 2017 to 2019. Land creation, urban construction, geology and precipitation were the primary factors contributing to local severe ground deformation. The results of this study provide reference for the regional urban planning in LZND.