基于均匀化理论的4D轴编C/C复合材料的细观力学性能预测

为实现4D轴编C/C复合材料细观力学性能的预测,首先针对4D轴编C/C复合材料的结构特点,建立了其代表性体积单元;然后利用均匀化理论和周期性边界条件为理论基础,编写了一般周期性边界条件子程序作为位移边界条件,分析讨论了代表性体积单元的变形特征、应变分布特征,获得了等效刚度矩阵;同时与编写的周期性边界条件子程序作为位移边界条件情况下的计算结果和已有实验结果分别进行了对比。研究结果表明,随着界面强度的增加,一般周期性边界条件预测的材料力学性能相比周期性边界条件预测情况下的误差小,更接近实验数值,从而验证了编写的一般周期性边界条件子程序的有效性和正确性,并进一步得出了代表性体积单元参数对材料力学性能的影响规律,得到了一些有一定指导意义的结果。     

基于时空棱锥的航迹冲突解脱策略研究

航空运输业新技术的发展推动了基于航迹的精细化管理,使航空器冲突解脱成为重要课题。以时空棱锥为基础,深入探究航空器巡航阶段下的时空棱锥运行机理,旨在研究航迹冲突解脱策略。结果显示飞行速度、时间预算和起终点距离对航空器运行轨迹具有重要影响。通过分析航空器的时空运行特征和冲突解脱需求,提出了综合考虑时间窗口、安全间隔等约束条件的解脱策略,并采用3D Dijkstra算法搜索满足约束条件的最短时空路径,通过调整航速和航向获得多种解脱方案。各方案在燃油消耗和空域资源利用等方面存在差异,选择时需综合考虑实际利益和管制偏好。研究为航空器冲突解脱提供了参考,有助于提高航空运输系统的效率和安全性。     

一种基于3D打印技术的太赫兹天线设计

太赫兹天线工作频率高(100GHz～10THz),对加工、装配精度要求严苛。合理有效的天线结构设计是太赫兹天线工程化亟待解决的技术难题之一。文章结合型号研制了一套工作在93.9GHz的太赫兹天线,并采用3D打印技术,详细阐述了天线结构、各组成结构材料和关键点,并根据使用环境,对天线结构进行了验证和电性能测试。地面试验结果表明,整套天线满足各项指标要求,也验证了该天线结构设计的合理性和有效性。本设计的创新点是极小尺寸双反天线的3D打印设计与工艺,且工艺方法和设计思路具有普遍性。基于3D打印的太赫兹天线将在航天领域得到越来越广泛的应用。     

插装式二维(2D)伺服阀的理论分析与实验研究

针对传统伺服阀导控级和功率级平行放置而无法实现插装的问题,研究了一种新型的插装式二维（2D）伺服阀,其特点在于：先导级和功率级集成在单个具有双自由度的阀芯上;力矩马达与阀芯同轴连接,并安装在阀芯末端。通过力矩马达直接驱动阀芯转动,然后利用伺服螺旋机构放大功率并驱动阀芯直线运动,从而控制输出流量。同时可以采用直线位移传感器（LVDT）进行检测阀芯位移,实现位置闭环控制以提高阀的控制性能。为了探究其开环特性,首先建立力矩马达和2D阀的数学模型,求得其开环传递函数;然后,通过仿真了解关键参数对系统动态响应的影响;最后,进行实验研究,验证该阀设计的可行性。实验表明,在满量程输入的情况下,该阀开环时滞环为5%,分辨率≤ 1%,响应时间为10 ms,动态频响为35 Hz;闭环下性能显著提高。插装式2D伺服阀结构简单,尺寸小,质量轻,响应快和控制精度高,在航空航天及军工领域有广阔的应用前景。     

下一代民机驾驶舱管制员-飞行员数据链通信人机交互界面设计

通过分析现有民用飞机管制员-飞行员数据链通信(CPDLC)人机交互界面存在的不足及其发展趋势,在设计过程中简化了信息分类,使用图形化显示,融入消费电子产品App风格,增强界面友好性,并且添加了输入检查功能、4DT运行信息显示和发送功能,后者能满足FAA和EASA颁布的Next Gen和SESAR计划。设计完成后,采用问卷调查的方法对页面中每个元素以及页面整体进行了初步设计评估。由评估结果得出,此次设计的CPDLC人机交互界面布局格式合理,设计得到优化,较受欢迎。     

用于大功率航天器的3D打印钛水热管设计及试验研究

针对应用于空间核动力及大功率航天器的高温热排散技术,介绍了一种基于3D打印增材制造技术的钛水热管,满足100～300℃温区热量的远距离传输需求。该热管壳体及毛细芯结构通过3D打印技术一体成型,解决了中高温热管在制造方面的诸多难题。文章对热管的传热能力进行了理论分析,分析结果表明热管在180～250℃区间内传热能力最佳,同时搭建了热管启动以及传热能力的试验验证平台,对热管在水平以及逆重力姿态的传热能力进行了试验验证,并与理论分析结果进行了比较。试验结果表明:3D打印技术可成功应用于槽道热管的制造。该钛水热管后续将应用于航天器高温热排散系统的地面演示系统中,用于连接高温两相流体回路冷凝器和碳纤维材料辐射板。     

基于Unity3D的月面复杂地形场景构建及模拟驾驶系统

为了验证未来月面复杂地形操控技术方案,基于Unity3D物理引擎对月表模型、月球物理环境以及月面光照环境进行了模拟,设计并开发了一套用于模拟月球自主进行着陆点选址以及在线航天器着陆轨迹规划的系统。该模拟系统的工作过程包含了：基于面阵雷达与立体相机信息融合的局部月表重建、基于3D重建结果的月表地形着陆代价的快速评估与自动着陆选址,以及使登陆器能够到达选址目标的最优燃料消耗着陆运动规划,实现了月球着陆器短距离自主选址着陆的模拟系统构建,同时也从仿真的角度初步验证了“地形重建-地形评估-自主选址-软着陆”这一自主着陆过程的可行性。     

工业化生产中大规格2D70铝合金棒材淬透性的实验方法

采用多路温度控制仪监测材料淬火过程不同部位的温度变化的试验方法,通过对材料硬度和力学性能指标的测试分析,描绘出大规格2D70铝合金棒材截面上距离边部不同距离的硬度和力学性能变化曲线,对比分析了该试验条件和工业化生产条件下合金的硬度和力学性能变化曲线,探讨了本试验方法应用到工业化生产中检测材料淬透性的可能性。研究结果表明,淬火过程中2D70铝合金Ф250mm×250mm的棒材边部和心部的温度基本均匀,淬火过程中总的冷却速率为4℃／s,可满足合金充分固溶的要求,工业化生产的250mm棒材已经完全淬透。