航天器的有限时间时变滑模姿态控制方法设计

本文研究具有参数不确定性和外部扰动的航天器姿态控制问题.针对修正罗德里格参数表征的航天器姿态模型提出一种有限时间时变滑模函数,在此基础上设计一种有限时间收敛的滑模姿态控制方法,并证明其稳定性,给出控制参数的设计方法.该方法在保证系统渐近稳定的前提下,不仅能够实现姿态跟踪误差在有限时间内收敛,而且能够实现姿态跟踪误差在设定的时间收敛,且全局具有滑模动态确定的系统响应.通过仿真结果验证本文提出方法的有效性.     

飞行控制律对体自由度颤振特性影响试验

飞翼飞机易发生刚体短周期模态与机翼低阶弯曲模态耦合所致的体自由度颤振。飞行控制系统对飞机的短周期模态特性影响很大,因此考虑飞行控制系统的闭环体自由度颤振特性值得进一步研究。针对自主设计的颤振模型开发了相应的俯仰姿态保持控制律,综合运用风洞试验和仿真计算开展了相关研究,获得了不同刚体自由边界条件下的开环/闭环体自由度颤振特性,研究了闭环增益对体自由度颤振特性的影响规律,简要分析了影响机理。试验和仿真计算结果共同表明：俯仰姿态保持控制律明显地改变了俯仰模态阻尼的原有走势,闭环后的体自由度颤振特性变化明显。以开环颤振速度为基准,采用较小的比例回路增益K_P或较大的微分回路增益K_D,飞行控制律能增加飞行器俯仰阻尼,提高体自由度颤振速度,反之飞行控制律将导致颤振速度降低。就本文控制律而言,当K_P<0.07或K_D>0.2时俯仰姿态保持控制律能起到抑制体自由度颤振的作用。     

Development of a coupled supersonic inlet-fan Navier–Stokes simulation method

A coupled supersonic inlet-fan Navier–Stokes simulation method was developed by using COMSOL-CFD code. The flow turning, pressure rise and loss effects across blade rows of the fan and the inlet-fan interactions were taken into account as source terms of the governing equations without a blade geometry by a body force model. In this model, viscous effects in blade passages can also be calculated directly, which include the exchange of momentum between fluids and detailed viscous flow close to walls. NASA Rotor 37 compressor test rig was used to validate the ability of the body force model to estimate the real performance of blade rows. Calculated pressure ratio characteristics and the distribution of the total pressure, total temperature, and swirl angle in the span direction agreed well with experimental and numerical data. It is shown that the body force model is a promising approach for predicting the flow field of the turbomachinery. Then, coupled axisymmetric mixed compression supersonic inlet-fan simulations were conducted at Mach number 2.8 operating conditions. The analysis includes coupled steady-state performance, and effects of the fan on the inlet. The results indicate that the coupled simulation method is capable of simulating behavior of the supersonic inlet-fan system.     

三元乙丙橡胶粘接工艺研究

通过粘接面处理、粘接压力、胶层厚度、胶层涂刷方式等方面对三元乙丙橡胶粘接性能进行了研究。结果表明,铝合金应喷砂后阳极化、三元乙丙橡胶生胶用乙酸乙脂擦拭、熟胶进行表面打磨;采用三次刷涂,胶层厚度控制在0.1～0.15mm;硫化压力5～10MPa是较好的粘接工艺方法。     

航电系统并行检测过程与检测设备解耦方法

航电系统在使用或升级改造过程中进行可靠性检测是必不可少的。特别是在当前批量航电系统大量投入使用的背景下，迫切需要能高效、快速、准确地对系统进行可靠性检测。由于航电系统安全性要求高，内置检测软件受限，需要外置检测设备通过航电系统指定接口进行检测，检测过程也不允许出现任何泄露等行为。检测设备与具体航电系统耦合，检测过程与具体检测设备耦合，难以实现批量航电系统并行检测。为此，通过引入逻辑检测设备，给出了一种航电系统并行检测分层框架，解决检测设备与被测系统耦合的问题，同时也保证了检测的安全性。通过逻辑检测设备、检测跳转机和被测主机上检测行为的描述，给出了一种面向通用航电系统并行检测的检测设备协同机制，解决检测过程与检测设备耦合的问题，从而支持多个航电系统并行检测。最后，实现了一个通用航电系统并行检测系统，并通过实际应用和实验对比验证所提方法的有效性。     

适应拓扑变化的拥塞最小化网络更新策略

软件定义网络的出现推动了航空集群机载网络的发展，同时也为机载网络的一致性更新带来了挑战。针对拓扑变化导致的网络更新期间可用路径失效问题，提出适应拓扑变化的拥塞最小化网络更新策略。首先，为减少可用路径失效带来的数据包丢失，在更新之前采用重路由机制进行处理；然后，针对重路由机制可能引起的网络拥塞，设计了贪婪流迁移算法缓解拥塞；最后，通过瞬时拥塞最小化更新算法完成整个网络更新。仿真结果表明：与传统的拥塞一致性更新算法相比，所提更新策略用规则开销、瞬时网络拥塞方面的少量提高换取了网络更新期间数据包丢失的显著降低。     

位错对形变304亚稳态不锈钢中奥氏体的电化学性能的影响

AISI 304亚稳态奥氏体不锈钢形变时容易发生相变,为避免产生相变马氏体而专注于研究位错的影响,采用局部电化学技术研究了拉伸应变分别为0%、10%、20%、30%和40%时的AISI 304不锈钢中奥氏体晶粒的电化学性能的变化规律,并分析了位错密度及位错组态对阻抗谱和动电位极化曲线等电化学性能的影响机理。研究结果表明:奥氏体的阻抗随位错密度的增大而降低,在低应变水平下位错密度的增大对阳极电流密度的降低有着重要作用;阳极电流密度随应变水平增加而增加,达到一个最大值后显著下降。通过扫描开尔文探针(SKP)的测量结果,计算得知位错堆积数比位错密度对阳极电流密度的影响更为显著,尤其是对于高应变水平不锈钢。     

面向月球基地设备交互场景的目标检测与路径规划算法研究

随着国际月球科研站计划的快速推进,针对月球基地相关技术的研究受到了广泛关注。面向月球基地场景下不同的设备间进行自主接触式交互这一应用背景展开研究。考虑不同的设备在进行自主接触式交互时,需要准确地完成相互识别,并且规划出畅行无阻且较优的行进路线以保证往返活动顺利进行,基于Webots搭建了月球基地仿真环境进行目标检测和路径规划相关实验。以前后配备高精度RGB相机的交互设备为载体实现基于TPH-YOLOv5月球基地场景下的目标检测。此外,设计并实现了交互设备在月球基地场景下基于双向快速扩展随机树（Bidirectional RTT）的路径规划算法,以保证交互设备在月球基地环境下的相关工作顺利进行。仿真结果显示,该目标检测及路径规划算法能够实现预期功能。     

基于疲劳寿命的民用飞机舱门止动块允许间隙

止动块是民用飞机舱门重要的结构零件,它通过面-面接触将舱门受到的增压载荷传递至机身门框,止动块结构的可靠性对飞行安全至关重要。对于面-面接触问题,接触间隙影响载荷分配,同时零件寿命对载荷变化非常敏感,已有研究中缺少间隙对止动块载荷以及疲劳寿命的影响。以某型飞机的舱门止动块为研究对象,建立舱门-门框的精细网格有限元模型,模型中使用线性间隙法模拟止动块间隙以及超单元法优化计算时长;提出止动块间隙的数学描述方法,采用蒙特卡洛模拟分析间隙对止动块载荷的影响;利用细节疲劳额定值(detail fatigue rating,简称DFR)法分析疲劳寿命随止动块间隙的变化规律,给出目标寿命下允许间隙的设计方法,可以为舱门止动块间隙设计提供参考。     

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。