基于考核目标等效的试验载荷处理方法

在全尺寸结构强度试验中,需将原始理论载荷转化为试验实施载荷,载荷处理的结果直接关乎着试验考核的真实性和有效性。传统的载荷处理方法基于载荷等效,载荷处理完成后再对比数值分析结果,这种开环的载荷处理方法遇到复杂结构和载荷时通常效率和精度都大打折扣。提出了一种基于考核目标等效的试验载荷处理方法,将数值仿真分析结合到载荷处理过程中,搭建一种载荷优化设计-试验态分析-考核目标评估的闭环架构,以结构目标响应为评估判据和优化目标,结合灵敏度分析、遗传算法等智能优化算法,搜索试验态载荷最优解,大幅提高了载荷处理的效率和精度。在此基础上,基于MATLAB GUI平台开发了载荷处理软件,模块化地实现了灵敏度分析、载荷-响应矩阵计算、载荷优化设计等功能。将基于考核目标等效的载荷处理方法成功应用到某飞机升降舵结构载荷处理中,实现了试验考核目标响应误差精准控制。     

XPNAV-1卫星聚焦型X射线脉冲星望远镜在轨稳定性分析

聚焦型X射线脉冲星望远镜(FXPT)是脉冲星导航试验(XPNAV-1)卫星的核心载荷,为中国首款在轨工作的聚焦型X射线望远镜,其在轨稳定性一直备受关注。首先,分析了XPNAV-1卫星对具有特征能谱辐射的超新星遗迹观测数据评估FXPT在轨性能的稳定性的可行性,发现拟合得到的FXPT能量响应参数存在较大误差,且缺乏长期超新星遗迹观测数据,难以支持望远镜在轨性能长期稳定性分析。其次,通过处理分析XPNAV-1卫星于2016年11月―2019年11月间1 455次4.1×10⁶ s Crab脉冲星观测数据,发现FXPT在9.5 keV附近长期较稳定地存在大量的X射线光子,且其能量分布曲线近似高斯分布,排除了其来自脉冲星辐射可能性后,推断其来自于FXPT的超上阈信号,同时发现在7.5 keV能量处存在特征谱线辐射,判断其来自于望远镜镜片材料Ni的受激辐射Kα射线。继而提出了一种利用望远镜本征特征能谱和超上阈信号共同监测其在轨稳定性的方法,通过分析近4年XPNAV-1卫星对Crab脉冲星的观测能谱,发现FXPT于2017年10月后性能趋于稳定,该方法有效弥补XPNAV-1卫星...     

基于相似构型决策的舰载机驾驶员建模与评估

舰船运动和舰尾流等复杂海况是影响舰载机着舰难易度和精确度的重要因素,建立驾驶员着舰控制行为模型并构建人机闭环系统是评估复杂海况对驾驶员操纵负荷影响的有效手段。此外,新一代舰载机存在多种构型配置,并且即便是同一飞机其每次开始着舰时也可能处于不同的质量和气动构型下,因此在驾驶员建模中有必要考虑飞机构型变化。针对舰载机着舰操纵负荷评估问题,基于飞行试验手段和频域计算方法,建立了纵向俯仰跟踪的Hess结构驾驶员模型。考虑飞机着舰构型的变化,基于CAP准则和控制扩展方法,构建了舰载机典型构型库,并应用驾驶员在环仿真试验建立了与各飞机构型匹配的驾驶员模型,形成驾驶员模型库。在此基础上,给出了相似构型决策准则和方法,提出了针对指定飞机构型的驾驶员行为模型预测方法。针对舰载机在复杂海况下的着舰任务开展仿真分析,结果表明,本文方法能够支撑研究不同舰载机构型的操纵负荷的影响。     

加速退化试验测量不确定度评定方法

受测量分散性、仪器误差等因素影响,加速退化试验中存在测量不确定性问题。提出了加速退化试验测量不确定度的传播与评定方法,以提高试验评估结果的准确性和可信性。首先,介绍了加速退化试验中的测量不确定度来源,并结合维纳过程加速退化模型参数估计过程分析了测量不确定度的传播效应;其次,分别利用测量不确定度指南评定法（GUM）和蒙特卡洛法,量化评定了加速退化试验中性能观测数据测量不确定度对正常应力水平下产品可靠性评估结果的影响;最后,采用某型空间用高分子传感器案例对本文所提方法进行验证,并针对2种方法的估计结果进行了对比分析,验证了所提出方法的有效性。     

喷嘴特性对双旋流燃烧室出口温度分布影响的实验研究

本文以双旋流全环燃烧室为试验对象,在高温高压试验条件下,通过调整全环燃油喷嘴的流量离散度和径向位置来研究其对出口温度分布的影响。试验结果表明,当喷嘴燃油流量离散度控制在±4%以内时,采用简单的大、小流量喷嘴间隔搭配的方案即可保证出口温度分布的均匀性;当燃油流量离散度放大到4%～8%时,采用本实验研究的搭配方案仍可保证出口温度分布的均匀性;当燃油流量离散度放大到10%时,通过调整喷嘴搭配方案已经无法保证出口温度分布均匀性。燃油喷嘴径向位置较火焰筒头部中心线偏离旋流杯腔道高度的11.5%以内时,不影响出口温度分布的均匀性。     

基于正交试验法的FEEP聚焦电极阵列设计策略

为消除场致发射电推力器（Field emission electric propulsion,FEEP）羽流发散角度过大给推进器寿命和可靠性带来的不利影响,研究了聚焦电极阵列空间位置对羽流聚焦效果的影响,并通过正交试验法给出了最优电极分布。通过数值仿真对FEEP的离子运动过程建模,采用正交试验方法电极阵列进行研究,关注其在不同空间位置下的聚焦效果,得到了离子出射半角分布和推力大小。结果表明,聚焦极的位置决定了羽流的聚焦效果,其次是提取极和加速极;聚焦极径向距离发射极1600μm,且提取极径向和轴向坐标为（800μm,500μm）时能得到最优的聚焦效果。本文验证了正交试验方法在聚焦电极阵列设计上的可行性,同时还为聚焦电极阵列设计提供了有效的分析方法和设计策略。     

30kW级航空电驱动涵道风扇设计与试验

为适应未来航空电气化的发展需求,研究了30kW级航空电驱动涵道风扇设计方法。涵道风扇性能设计基于航空发动机压缩部件设计流程。以推进系统总体性能为设计目标,完成了转子、流道以及短舱的气动外形设计。对各组成部件建立性能分析模型,评估全工况范围特性。涵道风扇结构设计采用风扇-电机一体化设计思想,简化连接方式的同时减少零件数。采用航空发动机结构强度分析方法,对涵道风扇各部件的应力、振动等特性进行评估分析。完成了30kW涵道风扇试制并开展地面和飞行试验研究。按照航空发动机整机试验方法,在整机试验台架完成涵道风扇地面性能试验。通过对比分析,试验结果与设计值误差在5%以内,验证了设计方法的有效性与正确性。涵道风扇配装轻型通航飞机完成了飞行试验,全系统工作正常,进一步验证了实际使用环境下涵道风扇的工作可靠性。     

惯组减振系统抗冲击性能优化方法研究

为实现降低惯性仪表在大量级半正弦冲击下响应幅值的目标,开展惯组减振系统抗冲击性能优化方法的研究,建立半正弦冲击下的本体加速度幅值方程,通过有限元仿真分析进一步得出减振系统频率与本体加速度幅值的关系,并进行了试验验证,为后续惯组产品的减振系统设计提供了依据。     

高转速风扇叶片外物撞击损伤的定量评价方法

外物撞击是造成航空发动机风扇叶片变形、损伤甚至断裂的主要因素。针对外物撞击持续时间短、瞬间载荷大、损伤影响因素多,难以进行定量损伤评价的问题,提出基于叶片损伤参数α的叶片损伤定量评价方法。以发动机风扇叶片受冰撞为例,采用非接触叶尖计时测量方法,对叶片撞击产生的叶尖位移进行监测分析,验证了该方法的可行性。采用瞬态动力学分析方法对叶片经受撞击过程进行全流程仿真模拟,并采用正交试验法定量研究了外物撞击过程中的撞击速度、叶片转速、撞击位置3种因素对叶片损伤参数α的影响,拟合回归方程并绘制了这3种因素的3D响应曲面图,得到各因素的影响权重。结果表明：冰块速度与撞击位置同时下降时,叶片损伤弱化效果显著。该方法可为大型风扇叶片抗外物打击性能设计和在役健康监测提供理论支撑。     

工艺参数对单晶锗车削表面明暗扇形分布影响研究

单点金刚石车削单晶锗端面时,其表面可能呈现明暗扇形区域相间分布的现象,该现象的出现与工艺参数密切相关。通过分析材料特性对脆塑转变临界未变形切屑厚度的影响,指出明暗扇形现象出现的可能原因。结合正交实验,研究了主轴转速、切削深度、进给量对单晶锗表面明暗区域扇形分布的影响。将实验结果进行极差分析,分析各工艺参数对工件表面质量的影响规律,为下一步研究提供了参考。