混合移频静刚度法和直接扰动迭代法

本文对混合移频动柔度法的失代式进行等价变换,从而得到一个“变种”,该变种不包含混合移频系统的动柔度式F^△（λ*）,这便消除了F^△（λ*）带来的近似性,另外,对直接扰动法也进行等价变换,引出可以省时地用于许多特征向量导数计算的直接扰动迭代法。最后,为了供读者参数,本文还导出了三种混合移频动柔度法的非迭代式,其中有两种恰好是另外两种动柔度法经混合移频后的非迭代式,这实际上已将另两种动柔度法也扩展到密集根情况了。     

含纳米金属粉的推进剂点火实验及燃烧性能研究

利用CO2激光点火系统对含有纳米铝粉和纳米镍粉的AP／HTPB推进剂进行激光点火实验,测量了推进剂在不同激光功率和压强下的点火延迟时间,对推进剂的燃速、常压点火温度和爆热也进行了测量。同时,利用氧化还原滴定法测定燃烧残渣中活性铝含量。结果表明,纳米铝粉(n—Al)的点火阀值比普通铝粉(g-A1)的点火阀值小几个数量级,加入纳米铝粉可有效地缩短推进剂点火延迟时间。而在纳米镍粉为催化剂的协同作用下,推进剂燃速明显提高,点火延迟时间也大大减少,Al在推进剂燃烧过程中的燃烧效率得以提高,同时燃烧残渣中活性铝含量也明显降低。     

IEEE 1394协议虚拟复合MAC工业现场总线研究

为解决一个总线回路中不同类型设备通信的性能和效率问题,提出一种采用IEEE 1394总线协议和虚拟复合MAC(Media Access Control)的工业现场总线协议.在IEEE 1394基本协议层的基础上设计虚拟MAC子层,通过附加总线配置实现节点功能的区分,利用等时数据传输和异步数据传输实现时分多址、仲裁、轮询、令牌等MAC方式的数据通信.      

一种适用于三维混合网格的GMRES加速收敛新方法

为提高流场计算收敛效率,发展了一套适用于三维混合网格Naiver-Stokes方程求解的并行广义最小残差（GMRES）隐式时间推进方法。该方法由科学计算可移植扩展工具包（PETSc）中的Krylov子空间求解器实现,线性方程系统中的系数矩阵直接以显式给出以提高算法的稳定性。为进一步提高GMRES方法的收敛速度,对非结构网格的序号进行了重排序,使得系数矩阵的非零元素尽量向主对角线靠近。利用所发展的GMRES方法,完成了对ONERA-M6机翼、AIAA阻力预测会议通用研究模型（CRM）等算例的计算,计算结果与试验结果吻合良好。通过与其他隐式推进方法进行比较,对算法的收敛特性进行了研究。结果表明,所发展的GMRES方法计算更加稳定,残差下降速度相对LU-SGS（Lower-Upper Symmetric Gauss-Seidel）方法更快,尤其是气动力系数向着收敛解逼近的速度更加明显,提高了计算效率。     

模型实时驱动的航空发动机沉浸式虚拟运行系统

为实现多学科信息的融合与沉浸式表达,针对当前虚拟现实技术在航空发动机领域的应用存在多学科信息综合表达不足、仿真实时性低等问题,开发了一种跨学科异构模型集成仿真的航空发动机沉浸式虚拟运行系统。在信息融合与实时交互方面,研究航空发动机气动热力性能实时仿真、实时控制、参数化结构建模与仿真、数据实时共享与多学科联合仿真集成等技术,实现了模型实时驱动的航空发动机虚拟运行功能;在数据可视化及3维渲染方面,研究结构数据轻量化处理技术、实时渲染优化技术,对温度、压力等流场数据进行实时映射,实现了逼真、流畅的沉浸式实时渲染效果。基于上述研究工作,在中国首次开发了1套由模型实时驱动、跨学科数据集成的航空发动机沉浸式虚拟运行系统,结果表明：该系统实现了发动机结构、系统和性能模型数据的关联与交互。相关技术和成果可用于协同设计、沉浸式评审、虚拟培训等场景,为未来实现数字孪生、虚实融合的数字发动机研发提供关键技术支撑和参考。     

基于不确定微分方程的疲劳可靠性建模

为了合理量化疲劳裂纹扩展过程中时间维度的不确定性的动态变化特征,从小时间尺度(即宏观上相对较小的时间单位)出发,介绍了不确定理论中的不确定微分方程来刻画不确定性的动态变化特征。具体地,在不确定理论的框架下,针对考虑裂纹闭合和高载迟滞效应的裂纹扩展过程,考虑时间维度的不确定性的动态变化特征以及物理属性、外界载荷和裂纹阈值的不确定性的静态特征并分别进行量化描述,进而给出小时间尺度下基于不确定微分方程的疲劳裂纹扩展模型;以裂纹长度为性能参数,构建出裕量方程,并推导出确信可靠度函数,完成疲劳可靠性建模。通过开展疲劳裂纹扩展实验,对建立的模型进行应用,给出了确信可靠度评估结果和裂纹扩展预测结果。此外,通过模型的讨论分析,表明了小时间尺度下进行疲劳裂纹扩展建模以及对不确定性进行细致分类和科学量化的重要意义。     

等离子鞘套包覆目标长时间能量聚焦方法

当再入物体以高超声速飞行时,其表面被等离子鞘套覆盖。等离子鞘套对雷达回波产生幅度、相位和频率调制,严重影响了雷达对再入目标的可靠探测能力,导致多种雷达探测异常问题。通过建立等离子鞘套包覆目标的雷达回波模型,分析了等离子鞘套对雷达回波产生的影响。提出了一种基于慢时间自相关的多普勒频率对消方法,可以有效的解决非均匀等离子鞘套所引起的雷达回波中脉内多-多普勒频率现象,并运用扩展Keystone变换及变尺度逆傅里叶变换对相关后信号中的耦合项进行解耦,进而实现信号的能量聚焦。通过对多周期回波信号进行仿真分析,验证了本文所提算法的有效性,并结合统计实验分析验证了算法的可靠性,该算法可以通过对等离子鞘套包覆目标进行能量聚焦来完成运动参数的估计。     

Polar卫星在低高度时表面正高电位的统计研究

基于Polar卫星1996-2008年的表面电压数据,研究了卫星在低轨区域出现正高电位（异常事件）与太阳活动的关系及其发生位置的磁地方时（MLT）分布.研究表明:太阳辐射与异常事件发生次数呈正相关,太阳活动越活跃,异常事件出现次数越多,但不会影响航天器表面电位;异常事件发生占比呈现明显季节性变化,在太阳活动高年,冬季和夏季次数较多,春季和秋季次数较少,在太阳活动低年,每月次数均维持在较低水平,而一个月内异常事件次数没有明显规律;在分布上南北半球表现出相似性,异常事件均不会发生在地磁纬度50°-60°区域,极区和昏侧发生次数较多,而不同的是异常事件在南半球发生得更多更集中;虽然太阳活动与航天器在低高度时表面出现正高电位的次数呈正相关,但即使在太阳活动峰年,航天器异常事件发生率也不超过10%.     

多飞行器再入段时间协同弹道规划方法

提出了一种多飞行器再入段时间协同弹道规划方法。首先,在纵向平面内规划满足航程与终端约束的纵向标称轨迹。随后,在采用轨迹跟踪律跟踪纵向标称轨迹的同时,运用考虑初始横侧向状态的多边界航向偏差角走廊策略控制飞行器的横侧向机动,以满足到达时间约束与终端约束,进而实现单枚飞行器到达时间约束下的轨迹规划。在此基础上,完成了飞行器的到达时间分布与飞行能力分析,给出了最小与最大到达时间的分析计算方法,并根据多飞行器协同再入的任务需求完成了协同飞行时间决策。最后,多飞行器协同再入与扰动条件下的仿真结果表明,该方法能够规划出满足到达时间与终端约束的协同再入轨迹,具备良好的计算精度与鲁棒性。