关于热力学空间概念的探讨

在气体力学研究中,不可避免地将引用热力学的基本定律,过去在不少工科著者所用的论述中常将传热量Q和气体所做的功W的微增量写为dQ和dW。但从严格的数学理论而言,这是不正确的表达式。笔者在参与《航空空气动力手册》的编审中曾经提出过此问题,在手册的再版时已经改正为δQ和δW。但此后一些气体力学的著作未能引起注意,仍然习惯地写成dQ和dW。为此,在本文中作一个严格的证明,并提出了热力学空间的概念,以澄清以往的混淆。     

A new method for improving the performance of an ionospheric model developed by multi-instrument measurements based on artificial neural network

There are remarkable ionospheric discrepancies between space-borne (COSMIC) measurements and ground-based (ionosonde) observations, the discrepancies could decrease the accuracies of the ionospheric model developed by multi-source data seriously. To reduce the discrepancies between two observational systems, the peak frequency (foF2) and peak height (hmF2) derived from the COSMIC and ionosonde data are used to develop the ionospheric models by an artificial neural network (ANN) method, respectively. The averaged root-mean-square errors (RMSEs) of COSPF (COSMIC peak frequency model), COSPH (COSMIC peak height model), IONOPF (Ionosonde peak frequency model) and IONOPH (Ionosonde peak height model) are 0.58 MHz, 19.59 km, 0.92 MHz and 23.40 km, respectively. The results indicate that the discrepancies between these models are dependent on universal time, geographic latitude and seasons. The peak frequencies measured by COSMIC are generally larger than ionosonde’s observations in the nighttime or middle-latitudes with the amplitude of lower than 25%, while the averaged peak height derived from COSMIC is smaller than ionosonde’s data in the polar regions. The differences between ANN-based maps and references show that the discrepancies between two ionospheric detecting techniques are proportional to the intensity of solar radiation. Besides, a new method based on the ANN technique is proposed to reduce the discrepancies for improving ionospheric models developed by multiple measurements, the results indicate that the RMSEs of ANN models optimized by the method are 14–25% lower than the models without the application of the method. Furthermore, the ionospheric model built by the multiple measurements with the application of the method is more powerful in capturing the ionospheric dynamic physics features, such as equatorial ionization, Weddell Sea, mid-latitude summer nighttime and winter anomalies. In conclusion, the new method is significant in improving the accuracy and physical characteristics of an ionospheric model based on multi-source observations.     

舰载雷伞系统落点误差修正方法

为了修正舰船运动和海风引起的落点误差,首先建立了雷伞系统各阶段动力学模型并进行了编程计算,通过与试验结果的对比验证了动力学模型的准确性。之后,将发射方向和分离时间作为控制量,基于泰勒级数理论推导了落点误差与控制量之间的关系,提出了一种新的雷伞系统落点误差的修正方法。通过算例验证,该方法所得到的控制参数能够有效地修正雷伞系统的落点误差。同时,针对典型工况开展了本文方法与改进的多目标粒子群轨迹优化算法的对比研究,发现本文方法比改进的多目标粒子群优化算法拥有更快的收敛速度、更高的收敛精度和更少的计算消耗,可以对由舰船运动和海风引起的雷伞系统落点误差进行实时准确地修正,从而提高舰船发射布雷的精度。     

一维镜像综合孔径的近场相位校正方法

镜像综合孔径微波辐射成像的原理基于远场条件推导,不适用于近场成像。为了解决近场条件下的镜像综合孔径成像问题,本文推导了近场双天线互相关表达式,发现近场双天线互相关可以表示为远场双天线互相关与近场相位因子的乘积。校正该相位因子后,即可使用反余弦变换进行近场亮温重建,从而解决了近场条件下的成像问题。本文提出了两种基于外部点源的近场相位校正方法,并分别对点源目标及展源目标进行了仿真,仿真结果表明:校正后的亮温重建误差较小,从而验证了这两种方法的有效性。     

带有控制增益自校正的甚低轨道卫星自主轨道维持方法

为实现甚低轨道的长期稳定运行,分析了甚低轨道的摄动特性,设计了一种带有轨控增益校正的自主轨道维持方法。该方法可通过前一次轨控的结果对轨控增益进行校正,提高轨控算法对卫星质量、推力大小等不确定因素的鲁棒性,逐渐提高轨道控制的精度。对轨道控制的频率、每次轨控的时间长度及对偏心率的影响进行了分析,仿真结果表明:自主轨道维持方法能实现甚低轨道高度维持控制,在参数不确定的情况下,与传统算法相比可大幅提高轨道控制的精度,确保平均偏心率矢量收敛,满足甚低轨道卫星的长寿命要求。所设计的算法结构简单,运算量小,可由目前的星载计算机实现。     

一种适合于斜视TOPS SAR的改进PFA成像方法

针对斜视循序扫描地形观测(TOPS)合成孔径雷达(SAR)成像模式,对广义极坐标格式算法(PFA)进行改进,提出了一种先线性走动校正(LRWC)后PFA插值的成像方法。利用LRWC显著降低了距离向与方位向的耦合,简化了距离单元徙动校正过程。走动校正后方位向采样依然是均匀的,因此方位向插值可采用Chirp-Z变换快速实现。对于波束扫描及走动校正引起的多普勒调频率的方位空变问题,采用方位非线性变标(ANCS)的方法进行统一校正,大幅提高了方位向的聚焦深度,扩大了可良好聚焦的场景范围。仿真和实测数据处理结果验证了所提方法的有效性。     

用于真空低温环境的热像仪设备舱方案设计和分析

为实现热像仪在真空低温环境下对目标红外辐射的测量,设计了热像仪设备舱。该舱主要包括机械结构与电气系统,可为热像仪提供温度可控、压力基本恒定的环境。其中,机械结构实现热像仪的结构支撑和密封,电气系统实现舱内的温度控制以及压力监测。文章运用有限元软件仿真分析了温度控制系统可实现的控温范围,并用试验方法验证了仿真分析方法的可靠性;还对设备舱的压力变化及密封圈所需的预紧力进行了估算。分析表明该设备舱能够为热像仪在真空低温环境下提供正常的工作条件。     

全氟醚橡胶低温密封性能和工艺研究

对全氟醚橡胶密封圈低温条件下密封泄漏问题进行了理论分析,从改善材料压缩永久变形性能方面出发,调整二段硫化工艺参数,并进行产品低温密封试验。试验表明,调整后的二段硫化条件在保证全氟醚橡胶本身物理机械性能的条件下,提高了全氟醚橡胶密封圈在低温条件下的密封性能。     

随机振动环境测量数据归纳方法研究

 2000年实施的GJB/Z126-99《振动、冲击环境测量数据归纳方法》提出的统计容差法是振动数据归纳从传统的上限包络法到从统计概念上进行归纳的飞跃。但其理论上不够完善,在给定置信度和一定概率下给出的容差系数存在偏差。本文分析了GJB/Z 126-99给出的容差上限系数偏差的原因,并对服从正态分布的随机变量,以子样的均值和标准差为依据,得到在一定置信度,一定概率下随机变量的正确的上限系数公式,用来估计振动环境条件。     

用结构自适应神经网络预测航空发动机性能趋势

 将航空发动机作为复杂非线性系统考虑,运用神经网络超强的非线性映射能力和非线性时间序列分析的相空间重构理论,建立航空发动机性能趋势预测的神经网络模型,同时,针对神经网络的结构设计困难问题,建立了基于遗传算法的结构自适应神经网络预测模型,实现了神经网络结构的优化。最后,利用三组民航飞机发动机的性能数据进行了预测分析,验证了利用结构自适应神经网络对航空发动机性能趋势进行预测的有效性。