基于分形理论的航空发动机推力性能衰退规律研究

航空发动机在寿命周期内的使用过程中由于积垢、腐蚀、侵蚀等因素的作用,其部件及整机的性能逐渐衰退,这不仅导致航空发动机的使用性能下降,更对飞行的安全性、可靠性和经济性构成严重挑战。由于航空发动机本身及影响因素的复杂性,本文从研究复杂系统的角度出发建立了基于De Wijs分形理论的航空发动机推力衰退模型,在此基础上对航空发动机的推力性能衰退规律进行了分析和研究。研究发现航空发动机使用过程中全加力状态推力的衰变具有生物体寿命衰退特征,并在一定程度上可用维数为0.761的De Wijs分形曲线近似。     

图像分析法测量液滴接触角

接触角是表征液体对固体润湿程度的重要参数,本文采用基于Matlab计算软件的图像分析法测量液滴接触角。首先使用图像增强、去噪、锐化手法对CCD采集到的液滴图像进行预处理;再运用Canny多阶段优化算子提取液滴轮廓线;最后以多项式为拟合框架,获得了接触角稳定状态下液滴轮廓区间和接触角测量结果。本文为接触角测量技术提供了一种有效实用的方法。     

一种改进的压气机叶片辊轧成型前滑计算模型

航空发动机压气机叶片在辊轧过程中,由于辊轧出口处构件速度大于轧辊速度,存在前滑现象,从而影响叶片辊轧成形精度。针对此问题,为实现叶片无余量辊轧成型,在分析对称辊轧前滑计算模型的基础上,提出并研究了叶片辊轧前滑,建立了叶片辊轧前滑计算模型。为验证前滑计算模型精度,设计了薄板件、V形板件和叶片这3类典型构件CAD模型,基于DEFORM-3D对其辊轧成型过程进行数值计算分析。结果表明,该模型能够精确表达截面不规则类构件辊轧前滑量,为截面变化类构件辊轧前滑研究奠定基础。     

第三代航空齿轮钢圆柱齿轮弯曲疲劳强度性能测试分析

以第三代航空齿轮钢圆柱齿轮的弯曲疲劳性能作为研究对象,修正了国标（GB）给出的齿轮弯曲夹具计算公式,设计了弯曲疲劳试验用圆柱齿轮参数,并对该材料的齿轮进行了弯曲疲劳试验。通过对试验结果数据采用对数正态分布、二参数威布尔分布数据处理方法对试验数据进行了处理,得到了该材料的试验齿轮弯曲疲劳极限及可靠-应力-寿命（R-S-N）曲线,同时与9310钢（第一代）齿轮的性能进行了对比分析。结果表明:在置信度为95%、可靠度为99%的情况下,9310钢圆柱齿轮的弯曲应力极限为602 MPa,第三代航空齿轮钢圆柱齿轮钢的弯曲应力极限为687.6 MPa,第三代齿轮钢的齿轮弯曲疲劳性能相对于9310钢疲劳性能提高了14.2%,该材料在航空齿轮传动齿轮的弯曲疲劳特性方面体现出较大的优势。      

P—S—N曲线的测定及数据处理

根据３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ高强度钢的疲劳试验结果，系统地介绍了该材料Ｐ－Ｓ－Ｎ曲线的测定、绘制、数据处理方法，并阐述了Ｋｔ＝５时的材料疲劳特征。还附有数据处理用表。     

Apparent rotation properties of space debris extracted from photometric measurements

Knowledge about the rotation properties of space debris objects is essential for the active debris removal missions, accurate re-entry predictions and to investigate the long-term effects of the space environment on the attitude motion change. Different orbital regions and object’s physical properties lead to different attitude states and their change over time.Since 2007 the Astronomical Institute of the University of Bern (AIUB) performs photometric measurements of space debris objects. To June 2016 almost 2000 light curves of more than 400 individual objects have been acquired and processed. These objects are situated in all orbital regions, from low Earth orbit (LEO), via global navigation systems orbits and high eccentricity orbit (HEO), to geosynchronous Earth orbit (GEO). All types of objects were observed including the non-functional spacecraft, rocket bodies, fragmentation debris and uncorrelated objects discovered during dedicated surveys. For data acquisition, we used the 1-meter Zimmerwald Laser and Astrometry Telescope (ZIMLAT) at the Swiss Optical Ground Station and Geodynamics Observatory Zimmerwald, Switzerland. We applied our own method of phase-diagram reconstruction to extract the apparent rotation period from the light curve. Presented is the AIUB’s light curve database and the obtained rotation properties of space debris as a function of object type and orbit.     

拟合任意空间曲面的B3样条方法及其实现

在计算机辅助几何设计中,曲线,曲面拟合多彩多项式作为基函数,本文通过几种曲线,曲面生成算法分析,提出了一种Ｂ３样条的拟合方法。它具有Ｂ样条的主要优点,且通过所有型值点,这一方法适用于自由曲线,曲面的设计。本文还结合拱坝体形设计实例说明了用此方法进行造型设计的方法。     

ε-N曲线和P-ε-N曲线整体推断方法

由于应变疲劳试验数据在lgΔεe-lgN (或 lgΔεp-lgN )坐标系中呈现散点形式,并且疲劳寿命标准差随弹性分量和塑性分量减小而增大,所以无法通过成组试验法和同方差回归分析测定ε-N曲线和P-ε-N曲线,目前采用的平均值法和Wissching方法均属于近似方法,存在较大误差.为此,本文采用异方差回归分析理论,建立了一种测定ε-N曲线和P-ε-N曲线的整体推断方法,该方法能够将不同应变水平下的试验数据作为一个整体进行统计分析,可以很好地处理散点数据和异方差数据.在ε-N曲线和P-ε-N曲线测试中,与传统方法相比,既可节省大量试件,又能有效地提高精度.     

在25℃和-40℃环境下的3种航空材料的疲劳品质研究

为了研究低温和常温环境下的航空金属材料的疲劳品质,进行了-40℃和25℃2种温度环境下的LY12CZ,LC4CS和30CrMnSiNi2A3种材料的S-N曲线的对比试验研究。通过S-N曲线的对比,可以看出3种材料在-40℃下的S-N曲线全部高于常温25℃下的S-N曲线;从试验寿命上比较,-40℃的裂纹形成寿命,在中等寿命区,比常温25℃下的裂纹形成寿命平均高3倍。这说明低温环境可提高裂纹形成寿命。     

基于鲁棒曲线匹配的星表特征跟踪方法

针对星际着陆的特征跟踪及障碍识别过程,提出了一种基于尺度不变的曲线描述及匹配方法。该方法利用曲线邻域的梯度信息形成特征描述符,无需知道各点曲率或曲线之间的几何构型,且对旋转、缩放、视角变化及光照影响都具有较强的鲁棒性。仿真实验表明,该算法不仅能够对不同尺度的陨石坑、岩石边缘等障碍或自然陆标进行识别,而且能够实现边缘曲线特征的跟踪,误匹配率低。