卫星安全性设计的分析评价策略

卫星安全性设计往往采用故障模式与影响分析(FMEA)方法,与可靠性设计同时开展。文章分析了卫星可靠性和安全性设计的对立统一关系,以及FMEA方法在安全性设计应用时偏重功能故障分析的局限性,提出采用FMEA方法结合初步危险分析(PHA)和安全检查表分析(SCA)方法,开展卫星安全性设计综合分析评价的策略和安全性设计流程。以卫星在轨加注为例,采用安全性设计综合分析评价流程进行安全性设计研究,结果表明,文章提出的策略和流程可以帮助卫星设计师有效开展系统安全性设计,全面考虑故障模式和其他危险源引发的安全性风险,制定最优的卫星安全性设计方案。     

航天器测控资源调度模型及算法

航天器测控资源调度问题研究的目的是通过一定的调度方法科学地分配有限的地面测控资源和最大化地完成航天器测控任务。在参考面向任务执行计划的航天器测控资源调度模型研究的基础上,文章提出了面向可见窗口的航天器测控调度模型,并给出了问题的确定性分支定界求解算法及其计算复杂度分析。最后,通过仿真计算验证了算法的有效性和实用性。     

The influence of the spatial and temporal collocation windows on the comparisons of the ionospheric characteristic parameters derived from COSMIC radio occultation and digisondes

GPS radio occultation (RO) ionospheric products obtained by Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere, and Climate (COSMIC) mission during the year of 2014 and the observations from 3 digisonde stations which are located at different latitudes are used to study the influence of different time and space collocation windows on the comparisons of the ionospheric characteristic parameters (ICPs), including the peak density and peak height, derived from the two techniques. The results show that the correlation coefficients (CC) and the standard deviation of the absolute biases (SDAB) between the ICPs derived from the two techniques vary distinctly under different spatial and time collocation windows. Generally, the CC (SDAB) of the ICPs decrease (increase) as the size of the collocation window increases in time dimension or in space dimension. The rate of change of the statistic parameters with the increase in the size of the collocation window in time dimension and space dimension is analyzed for each digisonde station. It is found that within the collocation window of $\left(60\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n},{20}^{°},{20}^{°}\right)$, the influence of the increase of $1^{°}$ in the space window on the statistical comparison is much more significant than that of the increase of 1?min in the time window, and it is suggested that there can be appropriate relaxation on the time window within the threshold of 60?min to get a balance between the quality of the comparison results and the number of the matched pairs. In addition, it is found that the same variations in the longitude window and in the latitude window may have different influences on the comparison results when the horizontal gradients in electron density are distinctly different along different directions at the digisonde station, and strict space collocation window is preferred when comparing the observations from COSMIC RO with those from the digisonde station in such cases.     

基于可达集方法的结冰飞机着陆阶段安全风险评估

飞机在着陆过程中极易发生结冰的现象,结冰对飞行安全造成的危害极为严重。结冰导致飞机发生危险的原因是由于机翼或尾翼被冰层覆盖后空气动力学行为发生改变,飞机受力异常难以控制。为分析结冰后飞机的稳定性以保证飞行安全,以飞机纵向动力学系统为分析对象,将飞机结冰后状态的描述以可达集的形式进行,直观地判断飞机状态是否可控,以此确定飞机是否处于安全状态。以求解所得的可达集为基础,利用极值定理分析结冰飞机的风险概率模型,由模型计算不同情况下飞机的风险概率,最终得到飞机着陆阶段的安全风险评估结果,并由评估结果指导驾驶员操纵,从而保证飞机的安全飞行。     

天基信息港的多源信息融合任务调度研究

在天基信息港上实现多源信息融合,可以将数据的传输与处理集中在星上,减少了数据处理中心接收和分发数据的传输时间,提高了信息获取的时效性。考虑到任务高时效性的需求及天基信息港的资源受限,文章提出了天基信息港的多源信息融合任务调度问题,通过分析多源信息融合任务流程、天基信息港的资源特征,以最小化任务完成时间为优化目标,建立了天基信息港的多源信息融合任务调度模型,并设计了一种多机循环插入（Multi-machine Circular Insertion,MCI）算法对模型求解。仿真结果表明,该算法相比于列表调度算法能够平均减少10.8%的任务完成时间,算法运行时间大约为遗传算法的1/20,表明该算法能够满足天基信息港任务调度的高时效性要求。     

实时单核和谐周期分区系统时间窗口分配算法

目前航空电子系统正快速朝着综合模块化方向发展。为了防止同一计算平台上的应用相互干扰,IMA软件普遍采用分区机制。由于时间分区的引入,传统的实时周期任务可调度性分析已经不再适用。为此研究了一类特殊的分区系统——和谐周期分区系统在单处理器下的可调度性。给出了和谐周期分区系统的形式化定义以及系统中任务可调度性的充分必要条件,并基于此提出了一种分区时间窗口分配算法。该算法为每个分区在主时间帧内分配多个时间窗口,并且保证只要和谐周期分区系统在理论上可调度,该算法就一定能生成一个可行的调度表,使得当全局调度器按照此调度表周期地调度分区时,各个分区中的任务不会超时。本文提出的算法可以运用在实际的工程中。      

连续式跨声速风洞与压缩机的气动性能匹配

结合连续式跨声速风洞运行特点和轴流压缩机特性,详细分析了风洞在不同运行工况下与压缩机的气动性能匹配特性。结果表明:在亚声速工况下,洞体阻力变化引起压缩机工作点连续变化且远离喘振区,压缩机运行安全性较高;在超声速工况下,洞体阻力小幅度的变化不影响压缩机工作点,压缩机运行较为安全,但洞体阻力大幅增大,可导致试验段超声速流动突变至亚声速,从而引起压缩机喘振和激波对试验段模型的冲击;压缩机设计时需要预留充足的压比裕量及较为合理的流量喘振裕度。     

考虑材料性能分散性的航空发动机结构安全系数确定方法

针对材料性能分散性与航空发动机关重件可靠性之间关系的定量表征问题,结合正态分布和威布尔分布参数特点,研究了不同变异系数和形状参数条件下累积失效概率与安全系数确定方法,获取了材料性能分散性对结构可靠性的影响,给出了不同分散性条件下的安全系数。数值计算结果表明:结构设计选材应充分考虑材料性能分散性的影响;对于分散性较大的材料,单纯增大安全系数并不能保证结构具有足够的可靠性裕度,应采取措施有效降低材料性能分散性,才能从根本上控制结构失效概率水平。     

QAR超限事件飞行操作风险诊断方法

利用某机型的快速存取记录器(QAR,Quick Access Record)数据,对飞机着陆阶段出现的某一QAR超限事件,选取飞机下降率、俯仰角等飞行员综合操作指标在无线电高度20 feet(1 feet=0.304 8 m)的数值以及20~0 feet之间的变化率,分析由这些指标构成的"空间"中发生该QAR超限事件的"高风险子空间".对同一机场同一机型的多个航班数据初步分析得到,着陆总重大于62 t、着陆温度小于32℃时,正常样本与QAR超限样本占比接近,表明环境因素并非该样本空间中QAR超限事件的主要因素.为进一步诊断,以超限事件发生率最大化为目标,以划分空间中包含的样本满足一定数量标准为约束,建立数学模型,并以黄金分割法为基础设计了算法,找出这些操作指标上区间的边界值,以此诊断可能触发该QAR超限事件的高风险区域,为飞行员模拟机针对性训练提供指导.