火星探测器气动外形/弹道一体化多目标优化

针对火星探测器概念设计阶段的需求,提出了融合气动外形、弹道和开伞条件的一体化多目标优化设计方法。首先建立了火星探测器进入段三自由度弹道运动方程,基于修正牛顿理论推导了适用于具有较大半锥角球锥外形的气动参数估算模型,采用Sutton-Graves公式计算了驻点热流密度。以开伞高度、总吸热量和容积率为目标函数建立了火星探测器气动外形/弹道一体化多目标优化模型,采用基于分解的多目标进化算法(MOEA/D)进行求解计算并与参考设计进行了对比。数值结果表明:多目标优化方法提供多个三目标均优于参考设计的Pareto最优解,为火星探测器的概念设计提供了一定的参考依据。     

基于实数编码量子进化算法和模态区间数学的航空发动机设计

本文将实数编码量子进化算法和模态区间数学相结合用于解决模态区间数学中的某些难以求解的问题。应用量子进化算法进行了模态区间数学方程组的求解和模态区间矩阵的求逆,将量子进化算法和模态区间数学用于航空发动机的设计,给出了基于模态区间数学的航空发动机总体性能设计方法。这种设计方法能够考虑设计的不确定性。并以某型涡喷发动机为例进行计算,设计结果更符合实际情况。     

多变量气动设计问题分层协同优化

 通过验证实例分析,气动设计中精细化优化模型对设计结果收敛精度的提高有很大帮助,但同时也带来优化算法搜索困难的问题,并且由于不同类型设计变量之间的相互耦合干扰使优化难以收敛到全局最优解。于是提出基于响应均值灵敏度的概念对大规模的设计变量进行重要性分组的策略,依据设计变量分组情况应用系统分解思想对多变量设计问题进行分层协同优化来降低系统的复杂度,这既保证了精细化设计的要求,又缓解了优化算法对大规模问题搜索困难的问题。与传统气动优化方法相比,基于系统分解的分层协同优化算例有较大寻优效率和性能提升,证明了该方法的可行性。     

变结构制导规律及其实现

由于变结构控制的滑动模态具有完全的自适应性,不必全面研究系统的各种摄动及外干扰,只需根据高速度大机动目标的特点,对其实现自适应,将各种干扰及偏差的影响归人有关增益系数上加以考虑。应用变结构滑膜控制理论,推导了出一种适用于拦截高速大机动目标的空间制导规律,该制导规律能将系统引向滑动面并保持在其上运动。算例仿真证明,变结构项保证了对目标机动的鲁棒性,简单易行利于工程实现。     

多体复杂系统力学载荷识别方法

力学环境研究和试验条件制定需要获知船(星)箭组合体在上升段过程中经历的复杂的力学环境条件,然而目前没有针对发动机的推力脉动、跨声速抖振等外力函数的直接测量方法。针对该问题,文章提出了一种应用载荷识别方法反演运载火箭和卫星组合体在发射段力学载荷条件的新方法。运用Duhamel积分和模态叠加法,以二次多项式作为基函数,推导建立了多自由度振动系统动态载荷识别数学模型,并通过算例完成了与精细积分法的比较。结果表明新方法具有较好的抗干扰能力和很高的识别精度,且无误差积累问题存在,通过提高采样频率,减小计算步长,可获得更精确的识别结果,为工程应用提供技术支撑。     

适用于复杂流动的热气动弹性降阶建模方法

针对高超声速巡航类飞行器面临的复杂流动下的热气动弹性问题，发展了一种时变热模态适用的非定常气动力降阶模型，建立了基于流-热-固时空耦合分析策略的热气动弹性分析方法，对高超声速飞行器前体进气压缩面进行了实际飞行加热过程的时变颤振分析。结果表明，在局部高热流载荷下，压缩面固有模态频率和振型随时间发生了大幅度变化，而所建方法能够适应上述变化，在获得高置信度非定常广义气动力的同时，避免了重复性的非定常气动力数值计算，可将热颤振分析中的气动力计算效率提升若干量级；此外，在达到热平衡后，进气压缩面的颤振动压降为初始时刻的0.64%，使得飞行包线大幅收窄。相关方法有效缓和了热气动弹性分析效率与精度的矛盾，提升了热气动弹性问题的工程分析能力。     

圆形薄膜太阳翼展开动力学分析与模态分析

针对圆形薄膜太阳翼展开过程中存在的柔性大、非线性强、耦合程度高以及展开过程复杂等问题,本文以UltraFlex太阳翼为研究对象,使用膜单元模拟翼面,相比于壳单元获得了更好的展开效果,利用非线性有限元软件SAMCEF对其展开过程进行动力学仿真分析,通过分析系统展开过程中能量变化曲线,研究不同转角驱动函数对其展开稳定性的影响。对圆形薄膜太阳翼展开锁定状态进行模态分析,与NASA的ANSYS分析结果相一致。将分析结果与NASA UltraFlex样机试验结果进行对比,模态频率误差在6.77%以内,符合美国TRL6技术标准,验证了SAMCEF有限元数值仿真模型的准确性和有效性,具有一定的工程实际意义。     

基于希尔伯特-黄变换的雷达数据误差修正处理技术

由于雷达跟踪测量数据总存在误差,而目前采用的误差处理算法修正效果并不理想,为了有效估计数据中的未知误差,提高数据处理的精度,提出了一种基于希尔伯特-黄算法的雷达误差残差诊断方法,利用得到的内蕴模态函数拟合出误差残差的特征,准确分离出设备的误差信息。通过对某雷达的实测数据分析证明该方法较其他方法对解决该类问题更为有效,且在事后高精度数据处理中具有较好的实用性。     

基于HTN的卫星应用任务分解方法

文章在深入分析卫星应用任务复杂性的基础上,研究了层次任务网络(HTN)方法对复杂卫星应用任务分解问题的适用性,并给出了相应的问题求解框架;深入研究了卫星应用任务需求要素预处理工作的主要内容和步骤,并在此基础上构建了卫星应用任务的域模型;最后给出了复杂任务及其分解方法的定义,采用基于HTN的方法对复杂卫星应用任务分解问题进行求解,同时给出了基于HTN的状态空间前向搜索算法。