Global problems in magnetospheric plasma physics and prospects for their solution

Selected problems of magnetospheric plasma physics are critically reviewed. The discussion is restricted to questions that are global in nature, i.e., involve the magnetosphere as a whole, and that are beyond the stage of systematic survey or isolated study requirements. Only low-energy particle aspects are discussed. The article focuses on the following subjects: (i) Effect of the interplanetary magnetic field on topography, topology and stability of the magnetospheric boundary; (ii) Solar wind plasma entry into the magnetosphere; (iii) Plasma storage and release mechanisms in the magnetospheric tail; (iv) Magnetic-field-aligned currents and magnetosphere-ionosphere interactions. A brief discussion of the prospects for the solution of these problems during and after the International Magnetospheric Study is given.Prepared for the Panel on Heliosphere Hydromagnetics of the National Academy of Sciences and for the Steering Committee of the International Magnetospheric Study.     

2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇的脂肪酸酯类化合物改性硝酸铵的研究

为了更好地改善硝酸铵(AN)的某些性能,以AN为主体,分别添加质量分数为1%,2%和3%的2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四月桂酸酯(BHDBTL)、2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四棕榈酸酯(BHDBTP)和2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四硬脂酸酯(BHDBTS),对改性前后的硝酸铵分别进行了晶变、吸湿性的研究,结果表明当添加剂加入量分别为1%,2%,3%时,BHDBTP,BHDBTS对硝酸铵改性的效果要优于BHDBTL,且当添加剂为BHDBTS,添加量为2%时的改性硝酸铵的效果最佳;进一步对三种添加量为2%的添加剂改性前后的硝酸铵进行了扫描电子显微镜(SEM)测试,发现当添加剂为BHDBTS,改性硝酸铵的效果最佳。     

Remaining useful life prediction based on variation coefficient consistency test of a Wiener process

High-cost equipment is often reused after maintenance, and whether the information before the maintenance can be used for the Remaining Useful Life (RUL) prediction after the maintenance is directly determined by the consistency of the degradation pattern before and after the maintenance. Aiming at this problem, an RUL prediction method based on the consistency test of a Wiener process is proposed. Firstly, the parameters of the Wiener process estimated by Maximum Likelihood Estimation (MLE) are proved to be biased, and a modified unbiased estimation method is proposed and verified by derivation and simulations. Then, the h statistic is constructed according to the reciprocal of the variation coefficient of the Wiener process, and the sampling distribution is derived. Meanwhile, a universal method for the consistency test is proposed based on the sampling distribution theorem, which is verified by simulation data and classical crack degradation data. Finally, based on the consistency test of the degradation model, a weighted fusion RUL prediction method is presented for the fuel pump of an airplane, and the validity of the presented method is verified by accurate computation results of real data, which provides a theoretical and practical guidance for engineers to predict the RUL of equipment after maintenance.     

薄壁异形树脂基复合材料近净尺寸成型研究

通过对成型工艺选择、模具结构设计及工艺参数的研究,探索了薄壁异形树脂基复合材料近净尺寸成型。研究结果表明,注料式模压克服了传统模压成型装料腔狭窄不易装料的问题,实现了薄壁异形树脂基复合材料的近净尺寸成型,极大地提高了材料利用率、降低了加工难度、缩短了成型周期。     

基于LSTAR的机载燃油泵多阶段退化建模

机载燃油泵的性能退化呈现出平稳—加速—平稳的非线性、多阶段模式,针对现有退化模型难以准确描述其全寿命周期性能退化的问题,以逻辑平滑转换自回归(LSTAR)模型为工具,对机载燃油泵出口压力传感器信号进行建模。首先,对转换后的压力传感器信号建立自回归(AR)模型,通过非线性检验说明建立LSTAR模型的必要性;然后,应用非线性最小二乘法完成参数估计;最后,在AIC准则最小及拟合优度最大的原则下,选择转换变量,通过残差进行模型的适应性检验与正态性检验。结果表明:基于LSTAR模型的拟合精度明显优于线性自回归模型。本文提出的方法成功解决了机载燃油泵性能退化的多阶段准确建模问题,为机载燃油泵的预测与健康管理(PHM)奠定了坚实的基础。     

三平测发模式下起竖臂对运载火箭地面风载的影响

为提高运载火箭地面风载条件对地面风场较大的发射场的适应性、降低运载火箭设计载荷、减轻火箭结构质量、提高运载效率,针对三平测发模式的特点,开展起竖臂对运载火箭地面风载的影响分析。采用基于广义位移和广义载荷的运载火箭地面风载计算方法,根据起竖臂的结构特点,量化分析竖臂刚度、支承油缸刚度、抱箍数量及位置因素对运载火箭地面风载的影响程度。起竖臂刚度、抱箍数量和位置对运载火箭地面风载影响较大,提高起竖臂刚度可使根部弯矩降低24.8%,增加Ⅰ级箱间段抱箍可使根部弯矩降低38%,而支承油缸刚度对运载火箭地面风载几乎没有影响。     

基于人工神经网络的现代军机研制费用估算模型

阐述了针对现代军机研制费用估算现状,用基于人工神经网络理论建立了现代军机研制费用估算模型。给出建模流程,分别采用动量自适应算法和 L-M 算法的 BP 网络来实现,并对其特点加以分析比较。在小样本情况下,编制了 Matlab 仿真软件并进行了仿真,证明了所建立的研制费用模型的准确性,仿真结果表明该方法比传统的回归分析方法精度高。     

第21～24太阳周4类空间天气事件爆发特征统计分析

对第21～24太阳周不同等级的太阳X射线耀斑事件、太阳质子事件、地磁暴事件及高能电子增强事件的爆发频次特征进行统计,结果表明:太阳周耀斑爆发的总数量与该太阳周的黑子数峰值呈正比,耀斑总数、X级耀斑事件数与峰值的相关系数分别为0.974,0.997;太阳质子事件主要发生在峰年前后1～2年,约占总发生次数的80%,峰值通量大于10pfu （1 pfu=1 cm-2·sr-1·s-1）的质子事件中,84%伴有耀斑爆发,并且主要伴随M或X级耀斑,少量伴随C级耀斑,峰值通量大于1000pfu的质子事件中,98%伴随M或X级耀斑,并且以X级耀斑为主;第21,22,23和24太阳周发生地磁暴最频繁的时间分别在1982,1991,2003年和2015年,分别滞后黑子数峰值时间3年、2年、2年和1年;72%的高能电子增强事件发生在太阳周下降期,24%的高能电子增强事件发生在太阳周上升期.      

粘性非结构网格生成方法及绕流计算

运用非结构网格进行计算时,需要在物体附面层区域内生成高展弦比的三角形网格。本文给出了一种基于物理学中弹簧原理的粘性非结构网格生成新方法－－挤压法,它能有效地实现粘性区域内位伸网格到附面层外一般非拉伸网格的光滑过渡。然后在非结构粘性网格上对Ｎ－Ｓ方程运用有限体积法进行了数值计算,ＮＡＣＡ－００１２翼型以及平板层流的数值试验结果较为满意。     

基于NN-PSM的航空发动机机载自适应稳态模型

为建立一种适用于大包线、变状态的高精度、高实时性航空发动机机载自适应稳态模型,提出一种基于神经网络和推进系统矩阵相融合（NN-PSM）的机载自适应稳态模型建模方法。该方法基于小偏差线性化方法对发动机进行线性化来提取推进系统矩阵,用于表征机载模型与发动机之间的输出偏差量。基于神经网络建立发动机基线模型,用于映射飞行条件与发动机输出量之间的关系,利用神经网络的强拟合能力提高机载模型的稳态精度;设计卡尔曼滤波器实时估计发动机健康参数,提高模型的自适应能力。在大包线、变状态的飞行条件下进行仿真验证,并与传统的复合推进系统模型（CPSM）进行对比,结果表明:NN-PSM模型的平均精度在0.66%以内,而CPSM的平均精度为2.07%以内,运行时间仅为CPSM的1/10,且具有数据存储量少的特点。