基于等效介质理论的电磁晶体带隙分析

根据等效介质理论的基本原理和一维电磁晶体的矩量法分析模型,将二维方格子电磁晶体等效为一维结构,用等效介电常数求解公式求解不同周期波长比和填充率的等效介电常数,由一维电磁晶体的矩量法分析模型求解二维电磁晶体的带隙结构。分析结果表明：该等效模型适于分析小填充率的二维方柱电磁晶体。     

高分七号卫星控制力矩陀螺隔振装置设计

高分七号卫星是我国首颗亚米级高分辨率立体测绘卫星,为保证高分辨率光学遥感载荷定位精度要求,采用了隔振装置抑制控制力矩陀螺(CMG)在轨正常工作过程中产生的微振动干扰。文章建立了CMG隔振系统的动力学解析模型,提出了多频率约束下隔振装置的优化设计方法。基于高分七号CMG扰振频率和整星结构频率分布分析,对CMG隔振装置进行了优化设计,进而开展了系统模态仿真分析以及系统固有频率测试和整星隔振试验。仿真分析和试验结果表明:CMG隔振装置前三阶固有频率设计值与试验测试值误差不大于4 Hz,且CMG隔振装置在CMG主要扰动主方向具有94%以上的隔振效果。研究结果可为高分辨率遥感卫星隔振装置的优化设计和分析验证提供理论参考。     

大型运载火箭加筋柱壳近似建模方法

为提高大型运载火箭中薄壁加筋柱壳结构的后屈曲分析、优化设计的计算效率,提出基于矩估计的增广径向基函数(ARBF)近似建模方法。首先,分析了形状参数对ARBF近似模型泛化能力的影响规律;然后,基于样本点局部密度给出了ARBF基准形状参数确定方法,并根据模型响应特点,引入缩放系数对形状参数进行自适应调整;进一步,基于矩估计方法将确定形状参数的复杂域优化问题转化为确定缩放系数的优化问题,并利用多起点并行优化算法求解该问题,显著降低了计算复杂度;最后,通过典型数值算例和工程应用,对比研究了本文方法与其他典型近似建模方法的优劣。数值和工程算例表明,相较其他典型近似建模方法,本文方法可通过训练较少的样本点达到较高的近似精度,对比结果验证了本文方法的有效性和高鲁棒性,表明其具有一定的工程应用价值。     

质量矩控制飞行器的压心不确定性问题研究

为了减小压心不确定性对质量矩控制的影响,提高活动质量块对系统的控制能力,本文推导了飞行器姿态配平角与压心偏差的关系,分析了压心系数偏差对飞行器控制性能的影响,给出了压心最大容许偏差范围的解析表达式,然后针对压心偏差对飞行器的影响进行了仿真计算,并在此基础上分析了压心测量偏差对质量矩控制飞行器总体参数的要求,提出了几种减小压心不确定性对飞行器控制性能影响的结构布局优化方法。结果表明:对于静稳定导弹,将径向滑块的滑道配置在飞行器的前鼻部,根据任务指标合理地设计各滑块的偏移量等措施都可以减小压心不确定性对质量矩控制的影响。     

背腔式缝隙天线阵列的分析与设计

采用等效磁流分析方法,将波导激励的单背腔缝隙单元阵场求解问题离散,得到缝隙表面的边界积分方程。应用矩量法求解该边界积分方程,得到单背腔缝隙单元阵的场结构。再应用阵列天线理论仿真计算了一种易于共形的缝隙天线阵的方向图,与实际测量结果进行了对比,取得了较好的效果。     

隐身结构机翼RCS分析与优化设计

以前缘内部填充吸波材料的隐身结构飞机机翼为研究对象,采用矩量法对其向前的雷达散射截面(RCS)进行数值分析;根据代理模型优化策略,对上述机翼隐身结构中的吸波材料厚度与劈角的选取进行RCS特性分析与优化。研究表明,和全金属机翼相比,隐身结构机翼具有更好的隐身特性;经过优化设计,可在典型方位上显著降低翼面结构RCS,提高了原隐身结构的吸波性能。     

单框架控制力矩陀螺系统的运动奇异及回避

为满足航天器姿态三轴控制的要求,通常在姿态控制系统中采用3个或以上的单框架控制力矩陀螺(SGCMG).当多个SGCMG协调工作时,系统会出现奇异现象.在研究SGCMG系统的运动奇异机理及零运动的基础上,提出了一种判别奇异状态可回避性的新方法.该方法把对奇异状态可回避性的判别转化为对一组非线性常微分方程的定性研究.以某4-SGCMG系统为例,验证了上述方法的可行性.      

航天员出舱可伸缩安全系绳设计与验证

随着中国神舟飞船系列任务和空间站建设任务的稳步进行,中国航天员将面临频繁的在轨出舱作业任务,航天员出舱活动范围将逐渐增大,作业位置也将频繁变换,传统安全绳已无法满足使用要求。提出了一种基于恒力矩弹簧驱动的航天员出舱可伸缩安全系绳设计方案,并优化设计方法。对可伸缩安全系绳的核心部分——驱动单元进行设计,研制航天员出舱可伸缩安全系绳样机,并完成功能性能、环境适应性和驱动单元寿命试验验证。结果表明:所提方案可顺利完成钢丝绳收放,且实测收绳力、放绳力与理论值基本吻合。方案具有体积小、质量轻、可耐大量级振动和高低温环境等优点,其驱动单元满足10 000次的长寿命使用要求,可用于后续工程产品中。      

激光等离子体天线的电磁散射分析

根据激光等离子体天线工作原理给出了电磁分析模型,以电场作为未知函数建立了频域体积分-微分方程,用脉冲基函数和点匹配函数的矩量法（MOM）将之转为线性代数方程组。求解中应用快速傅里叶变换（FFT）和共轭梯度法（CGM）,以降低所需计算机内存和减少CPU计算时间。算例表明：该法计算的结果与Mie级数解析解和其他文献结果吻合较好。     

飞翼布局隐身翼型优化设计

针对飞翼布局设计中气动与隐身设计矛盾更为突出的问题,采用高精度气动和隐身计算方法,建立了基于Parsec参数化方法、径向基函数（RBF）神经网络、Pareto遗传算法和松散式代理模型管理方法的翼型多目标优化设计平台。根据飞翼布局内外翼不同功能和特点,确定了内外翼翼型不同的优化设计目标和约束条件,开展了兼顾气动与隐身性能要求的翼型综合优化设计研究。结果表明：对兼顾气动与隐身性能要求的飞翼布局,内翼段翼型主要通过弯度、前缘半径、尾缘角及厚度等设计,减小低头力矩和重点方位角的雷达散射截面（RCS）均值。外翼段翼型上表面的几何形状对跨声速气动效率的影响很大,应通过上表面设计提高跨声速气动效率,重点方位角RCS均值的减小则通过下表面设计实现。某些翼型参数对气动和隐身性能均有较大影响,但作用相反,应作为综合优化设计的主要设计参数,并采用不同的优化设计策略。Pareto方法给出的前沿阵面可为飞翼布局的三维设计提供更丰富的信息。