火星多光谱相机的地面几何标定研究

随着航空航天技术的飞速发展,作为地球近邻的火星成为当今国际空间大国的主要研究目标。为完成火星巡视区形貌和地质探测任务,可直接使用多光谱相机获取的高分辨率真彩色图像作为观测手段。为寻找着陆点,火星多光谱相机应具备精确定位的测绘功能,因此需进行几何标定估计其内方位元素。通过张正友标定算法提供初值,然后以改进的Heikkil?算法完成几何标定,经过分析标定结果的不确定度,探究实验误差来源,提出改进方法,最终获得满足要求的标定参数,为实现图像融合、三维重建等计算机视觉领域奠定坚实的基础。     

“嫦娥4号”中继星任务轨道确定问题初探

"嫦娥4号"任务将采用着陆器、巡视器和绕飞地月拉格朗日L2点中继星进行月球背面的探测,中继星已先期发射,进入环绕地月L2点的晕(Halo)轨道。在中继星使命轨道动力学模型的基础上,通过相关仿真工作,开展了中继星在Halo轨道上的摄动源量级及影响定轨预报的主要因素分析,结果表明:太阳光压摄动是其主要影响因素。为降低其相关影响,提高定轨精度,在太阳光压球模型的基础上,结合中继星在轨运行特点及其星体结构特点,提出了一种求解光压等效面积的方法。经仿真分析,使用修正后的太阳光压球模型进行定轨求解,速度精度可提升约一个量级。     

阻拦着舰过程中飞行员颈部的损伤分析与预测

针对舰载机飞行员在阻拦着舰过程中因受到较大的阻拦载荷而导致颈部疼痛发病率较高问题,采用有限元方法开展了持续过载条件下飞行员颈部的生物力学响应研究。基于CT扫描图像,运用Mimics对头部及C1-T1椎体进行三维重建,利用Geomagic Studio进行曲面构型,运用Hypermesh和ABAQUS建立有限元模型,并在ABAQUS中计算各椎体及软组织的应力应变情况,结合损伤评价判定准则——NIC和N_ij对飞行员颈部损伤情况进行分析和预测。结果表明:有限元模型动力学响应与静态和动态实验结果基本吻合,验证了模型的准确性和建模方法的可行性;关节囊韧带拉伸较其他韧带更长,易造成拉伤或松弛,长期训练会造成韧带受损、椎间盘突出和颈椎失稳等疾病;C4-C5椎间盘的应力均值大于C5-C6椎间盘,因此,该部位更容易造成损伤,应强化保护;颈部危重及以上损伤的概率仅为6.07%,即造成椎骨和脊髓损伤的可能性很小。研究结果可为飞行员颈部保护装置、对抗措施和飞行训练方法的设计与改进提供理论支撑。      

结冰飞机非线性稳定域确定及安全操纵方法

结冰会恶化飞机的动力学特性,造成飞行包线收缩,威胁飞行安全,研究结冰后飞机的非线性稳定域变化对于驾驶员操纵应对策略设计以及飞行安全的提高具有重要意义。以NASA的GTM为案例飞机,首先对飞机气动参数进行多项式拟合,同时结合结冰因子模型,建立了飞机在结冰条件下的纵向通道动力学模型;然后通过分岔分析方法对飞机在不同程度结冰条件和操纵指令下的飞行状态变化进行了研究,并将其用于指导驾驶员操纵,同时考虑到分岔分析方法的局限性,利用微分流形理论确定了飞行系统的非线性稳定域,并将其作为飞行安全边界;最后针对结冰情形,提出将分岔分析方法与微分流形理论相结合共同用于操纵指导,并进行了操纵时域验证。研究结果表明,结冰会使安全边界收缩,在小扰动的作用下都可能使飞行状态超出安全边界。随着结冰程度增加,飞机的稳定性质甚至会发生变化,此时飞行状态将很难维持在原有的安全边界以内,提出了通过指导驾驶员操纵指令变化使飞行状态到达新的安全边界。研究结果对于飞行安全操纵及边界保护都具有一定的指导意义。      

几何不确定性区间分析及鲁棒气动优化设计

不确定性因素会导致飞行器偏离预先设计的气动性能,造成气动性能下降甚至产生严重的后果。针对工程中无法给出准确的几何不确定性概率分布以及跨声速条件下非线性气动问题,对几何不确定性的非概率参数化建模进行了研究,并结合Kriging模型及最优化方法建立了快速非线性区间分析方法。采用该方法对对称翼型进行不确定性分析,获得了气动性能参数的定量变化区间。在区间不确定性分析基础上建立了鲁棒优化设计流程。基于区间序关系及区间可能度转换模型将单目标区间不确定性优化问题转化为多目标确定性优化问题,并采用基于Pareto熵的自适应多目标粒子群算法对优化问题进行寻优。考虑几何不确定性以及升力、力矩、面积约束,以阻力性能为目标对超临界翼型进行了鲁棒优化设计。与确定性优化设计结果对比表明,确定性优化设计在不确定性因素的影响下易失效,而鲁棒设计可得到更安全可靠的结果。      

空调器毛细管与充液量匹配的理论与试验研究

用理论分析的方法计算了空调器毛细管长度,并进行了试验研究,理论计算与试验结果比较吻合,表明其计算方法是可行的。同时,为了研究毛细管与制冷剂充注量的相互影响,又对不同毛细管长度及制冷剂充注量的匹配进行了试验研究。试验结果表明：毛细管长度及系统氟里昂充注量对空调器的制冷量、性能系数（αＣＯＰ）均有较大的影响,且二者存在最佳匹配,使得空调器的制冷量及αＣＯＰ均达到最大;制冷剂充注量过多时空调器性能下降较多,说明充注量过多更具危害性。试验结果已用于生产实际。     

复杂结构的非线性检测

由于非线性系统的复杂性,现有的各种非线性检测方法都有局限性。从频域、幅域和时域三方面综合考察复杂结构的非线性表现,采用六种方法进行非线性检测,给出一个综合描述系统非线性程度的指标－非线性因子。鉴于非线性系统表现出的非线性强弱与系统所受的激励有直接的关系,将非线性因子定义为与激励的幅值特性和频率特性相关的系数指标。对几种典型非线性系统的仿真模型进行了检测,以验证非线性因子的有效性。     

矩形悬臂板的非线性弯曲

矩形悬臂板的非线性弯曲是板理论中的一个相当困难的课题,至今还没有研究过。给出由三角函数和多项式组成的近似挠度函数ｗ（ｘ,ｙ）和应力函数Ｆ（ｘ,ｙ）,它们满足矩形悬臂板的部分边界条件。然后用广义伽辽金方法得到矩形悬臂板非线性弯曲问题的解。最后给出了算例。     

基于系统类比的火控精度考核方法

火控系统的综合误差是由火控系统原理误差、弹道散布误差、飞行员瞄准误差和中间风等多种随机因素带来的误差构成,为考核系统原理误差,必须从实弹打靶结果中剔除其它方面误差。采用传统的外弹道测试法,试飞周期长,耗费大量人力和财务。本文提出了一种基于系统类比的火控精度考核方法,从已鉴定的成熟系统中获取后几项误差并予以剔除。理论计算和实弹打靶表明,这是一种有效、经济的精度考核方法,为同种飞机使用不同火控系统的精     

人为因素和飞机可控飞行撞地研究（二）

一、人为因素的现状人为因素问题一直是政府科研部门进行研究的主要课题 ,航空公司也为解决人为因素问题动了不少脑筋 ,针对发生的飞机可控飞行撞地事故也出台了不少措施。无论何种优化的机器系统都是通过人的操纵来实施的 ,因此人为因素是系统工程的一个关键的中心组成部分。人为因素工程的主要目标 ,一是通过使人适应机器来优化系统的性能 ;二是通过使机器适应人来优化系统的性能。在航空人为因素的研究上科研部门已经取得了不少的成果 ,最好的例子就是ＣＲＭ -驾驶舱资源管理系统的开发。现在驾驶一架现代化的飞机不同于以前只简单表现在…