基于FFD技术的大型运输机上翘后体气动优化设计

利用非均匀有理B样条(NURBS)基函数属性建立了任意空间的自由变形(FFD)参数化方法,进一步结合无限插值(TFI)变形网格技术、二阶振荡粒子群优化(PSO)算法以及计算流体力学(CFD)数值模拟技术,构建了通用的气动外形优化设计系统.采用该系统对C17运输机上翘后体进行气动优化设计,在满足后体最大宽度、高度以及上翘角不减小的情况下,巡航状态减阻2.6％,压差阻力减小19.8％.流态分析显示,优化后体阻力减小的主要原因是后体截面近圆度的增加以及近圆度沿机身轴线的变化量的减小使得后体周向逆压梯度减小所致.研究结果表明本文建立的基于FFD技术的气动优化设计系统对于大型运输机上翘后体的气动优化设计具有较好的实用性.     

The spatio-spectral localization approach to modeling VTEC over the western part of the USA using GPS observations

The precise ionosphere modeling is crucial and remains a challenge for GPS positioning and navigation, as well as many other Earth observation systems. In this research, two approaches have been proposed to model the vertical total electron content (VTEC) of the ionosphere using spherical slepian function. For the two-dimensional case, VTEC has been modeled in a sun-fixed reference frame and the three-dimensional approach based on the system of the three-dimensional base functions has been defined as the tensor product of the spherical slepian function for the longitude and latitude in an Earth-fixed reference frame, and the polynomial B-spline function for time. Rather than the spherical harmonics, the spherical slepian functions can be employed to produce the locally and globally orthogonal bases to optimally represent the data in any arbitrary region up to a given degree. The spherical slepian functions have been applied to the real data obtained from the ground-based GPS observation across the western part of the USA.     

单点金刚石车削非球曲面测量数据样条拟合算法研究

在分析离散数据插值与逼近方法的基础上,讨论了B-样条拟合算法;并针对超精密非球曲面的测量数据,分析了B-样条拟合算法的拟合误差与阶次的关系,同时与多项式最小二乘拟合做了比较.对比结果表明,B-样条拟合能达到更高的精度,并建议在非球曲面拟合中采用4阶次B-样条、51个控制节点,能达到较好的拟合效果.     

Regional 4-D modeling of the ionospheric electron density from satellite data and IRI

Accurate knowledge of the electron density is the key point in correcting ionospheric delays of electromagnetic measurements and in studying ionosphere physics. During the last decade Global Navigation Satellite Systems (GNSS) have become a promising tool for monitoring ionospheric parameters such as the total electron content (TEC). In this contribution we present a four-dimensional (4-D) model of the electron density consisting of a given reference part, i.e., the International Reference Ionosphere (IRI), and an unknown correction term expanded in terms of multi-dimensional base functions. The corresponding series coefficients are calculable from the satellite measurements by applying parameter estimation procedures. Since satellite data are usually sampled between GPS satellites and ground stations, finer structures of the electron density are modelable just in regions with a sufficient number of ground stations. The proposed method is applied to simulated geometry-free GPS phase measurements. The procedure can be used, for example, to study the equatorial anomaly.     

低可探测机身参数化造型与优化

为提高低可探测机身外形造型效率,在概念设计中针对典型机身剖面研究了参数化造型方法.定义了若干设计参数对B样条的控制顶点进行调整,从而用单条B样条表示出机身和座舱盖的典型剖面,包括尖劈及凹凸曲线等.以此为基础,构造了一系列参数化剖面曲线模板,调整选用模板的参数生成机身各站位处外形,从而实现了机身快速造型.最后,利用提出的方法建立了两种隐身飞机概念方案的外形,并以侧向雷达散射截面为目标分别进行了优化,验证了该方法在机身外形优化中的有效性.      

基于核主成分分析的涡轮盘结构设计优化

为解决轮盘形状优化过程中变量多且高度非线性的问题,建立了基于核主成分分析(Ker?nelized Principal Component Analysis,KPCA)技术的航空发动机轮盘优化方法.利用控制点形式的非均匀有理B样条(NURBS)曲线构造涡轮盘截面形状,以控制点的坐标作为设计变量;利用实验设计(DOE)进行...     

基于SAS算法的起飞一发失效应急路径规划方法

为解决起飞一发失效应急程序（EOSID）手动设计的不足,提出一种基于SRTM数据的稀疏A*搜索（SAS）算法的EOSID路径规划方法。首先采用航天飞机雷达地形测绘使命（SRTM）的网格地形数据,结合起飞一发失效相关规章,考虑爬升梯度与保护区限制确定可行搜索空间;然后基于可行搜索空间运用稀疏A*搜索算法搜索应急离场路径,在传统A*算法寻找扩展节点时加入起飞性能约束条件,同时利用地形高程数据进行地形和威胁回避,生成一条三维应急离场航迹;最后利用三次样条曲线对规划的应急离场航迹进行平滑处理。实验结果表明该方法能自动搜索出有效的EOSID三维航迹。     

型腔铣削加工光滑螺旋刀轨生成算法

 针对传统行切、环切刀轨存在方向突变的拐角,不适用于型腔快速铣削的问题,提出一种新的刀轨生成算法。首先通过线性插值型腔边界的等距多边形生成螺旋状折线,然后以指数函数分布规律插入控制顶点,以这些控制顶点所定义的B样条曲线为基础规划最终刀轨。所生成刀轨不需要离散成大量小直线段即可直接用于具有NURBS插补功能的高速数控系统;另外,刀轨可以任意阶连续,从而减小切削力的变化幅度,避免方向突变,提高加工效率和加工精度。     

超音速进气道建模方法研究

对某可调混压进气道在不同攻角、不同马赫数、不同斜板角度下进行了大量的数值计算。给出了设计状态下进气道内外流场特征;分析了攻角变化对进气道流场的影响;以数值仿真结果为基础,利用B样条理论建立了反映攻角、马赫数及可调斜板角度变化的超声速进气道数学模型。根据此数学模型,分析了攻角和进口气流马赫数对进气道性能的影响,同时给出了斜板对进气道性能的影响。      

NURBS曲面上的曲线精确表达

给出一种用显式方程精确表示NURBS曲面上曲线的方法,利用该方法NURBS曲面上曲线仍然用NURBS形式来表示,此外,可用显式公式来计算该曲线的控制顶点、权因子和节点矢量.基本思想是:运用代数基本定理避免通常B样条基函数复合所采用的极形式(Polar form)以及非常烦琐复杂的开花(Blossom)运算,把B样条基函数的复合、乘积运算转化为求解线性方程组.通过实例验证了该方法的有效性,可用于CAD/CAM领域中的曲面求交、剪裁以及数控加工刀轨生成等.