利用姿态机动的绳系卫星编队系统轨道协同控制

为克服绳系卫星编队系统在轨道机动过程中的系绳摆动现象，提出一种通过调整领航星推力方向进而实现编队系统轨道跟踪的控制算法。由于推力方向角与状态量互相耦合且少于系统自由度个数，轨道协同控制属于典型的非仿射欠驱动控制问题。针对此问题，首先采用升阶法将角速度作为虚拟控制输入；然后为各子系统设计子滑模面后加权得到高层滑模面和等效控制输入律，并设计观测器估计系统非线性项；其次基于模型预测控制算法优化得到最高层滑模面的趋近控制律；最后采用MATLAB/Simulink验证了所提控制算法的有效性。     

超声速火焰的3DLIF可视化技术研究

为满足超燃冲压发动机燃烧诊断尤其是燃烧空间结构可视化的迫切需求，亟需实现超声速火焰三维测量。三维激光诱导荧光（3DLIF）技术作为一种立体测量技术具有超声速火焰三维测量的潜力。利用该技术的特点与优势，设计了基于扫描振镜的多平面3DLIF成像系统，在超声速同轴射流燃烧试验装置上实现了超声速火焰的多平面3DLIF空间结构可视化。为了实现大尺寸成像，提出了一种扩大扫描范围的片光整形方案，利用该方案获得了空间尺度50 mm×85 mm×20 mm、时间尺度5 ms的超声速火焰平均三维图像，对3DLIF技术用于超燃冲压发动机试验台架燃烧空间结构可视化进行了可行性分析，基于时均三维图像讨论了喷口火焰速度对火焰结构形状的影响。     

扫描振镜激光TC4钛合金焊接性能及熔池流动行为

钛合金广泛应用于飞行器及航空航天发动机，激光焊是连接钛合金的优异焊接方法，目前主要问题是气孔导致的接头性能降低。扫描激光能显著改善激光焊接过程中的匙孔行为及熔池流动状态，从而降低气孔率、细化晶粒，最终提高接头性能。采用光纤激光器对4 mm厚TC4钛合金进行扫描振镜激光焊接，对比分析了以0.4 mm为步长、0.4～1.6 mm扫描幅度扫描前后的焊缝成形、力学性能、晶粒细化程度、熔池流动与匙孔行为。结果表明圆形扫描路径下，激光功率为4 kW、焊接速度为1.2 m/min、离焦量为0、扫描频率为100 Hz、扫描幅度为0.8 mm时，匙孔型气孔受显著抑制，且对应的接头抗拉强度最高，为1 025.03 MPa,达到了母材的96%。与无扫描光束相比较，扫描幅度为0.8 mm的接头上部平均晶粒面积减小了65%;圆形扫描的加入使熔池流动具有方向性，同时扫描激光能扩大并稳定匙孔，减少飞溅与气孔。     

基于电润湿液体透镜的显微成像技术

电润湿液体透镜因其焦距可调、响应速度快、操作方便和功耗低等特点越来越受到研究者的青睐，可以解决显微成像系统中诸如机械抖动、离散变焦等技术问题，推进显微成像系统向智能化、轻量化发展。阐述了电润湿液体透镜的基本概念和国内外研究现状；重点综述了基于电润湿液体透镜的显微成像技术的最新研究，详细介绍了连续光学变焦和轴向扫描2类显微成像技术；总结和展望了基于电润湿液体透镜的显微成像技术的机遇和挑战。      

激光清洗铝合金表面复合漆层作用机制

采用纳秒脉冲光纤激光器在3种不同扫描速度（900、720、540 mm/s）工艺条件下，对2A12航空铝合金表面丙烯酸聚氨酯复合漆层进行了激光清洗实验，研究了不同激光扫描速度对清洗效果的影响。实验表明，当900 mm/s时，面漆全部去除，底漆部分去除；当720 mm/s时，底漆余量进一步减少，氧化膜显露；当540 mm/s时，漆层基本除净，但部分氧化膜破坏，基材外露。研究发现，清洗过程形成了“烧蚀-等离子体冲击-烧蚀”除漆机制交互作用的特点，烧蚀会引起漆层中功能性氧化物粒子和面漆着色剂脱漆沉积，凹坑为主要清洗特征；等离子体冲击主要发生在凹坑间隔区间，其产生的爆轰波主要对漆层产生破坏或去除作用；烧蚀和等离子体冲击一方面会触发瞬态加热膨胀除漆机制，使残余漆层发生应力碎裂或剥离；另一方面将使残余漆层受到热影响，导致部分自由基发生位置重排和置换。