氢能源民用飞机技术路线与总体概念设计方法研究

本文以实现民用飞机净零碳排放为目标,寻找可以在未来投入大规模应用的新能源动力形式。从能量密度、功率密度、减碳以及能源经济性等维度开展对比评估,结合通勤飞机、窄体干线、宽体客机等典型座级航程的各级别民机产品的能源动力系统的质量对比,本研究认为“氢能源+涡轮机”将是未来新能源民用飞机最具可行性的能源动力组合。建立了适用于氢能飞机的总体设计流程,针对窄体干线氢能客机开展总体设计,采用阻力分解方法估算气动效率,多种分类质量计算方法估算空重,经过设计迭代形成可行的氢能飞机总体参数和初步概念方案。分析结果表明,对于窄体干线级别民机,采用“氢能源+涡轮机”的动力架构使该级别飞机起飞质量比传统燃油飞机增加不到10%。考虑到未来10～20年氢能动力系统和机载氢燃料存储技术可预见的突破,氢能飞机是实现航空运输净零碳排放的非常具有潜力的解决方案。     

一种民用飞机结构建模方法研究与应用

民用飞机结构设计过程中,结构建模占用了设计人员大量的时间与精力,如何快速完成结构建模是提升结构设计效率的关键之一,基于CATIA 二次开发技术,提出一种民用飞机结构快速建模方法。在分析总结常用民用飞机结构数模的基础上,将常用零件模型分解为典型加工特征的组合;针对每个特征,创建为CATIA知识模板,并集成为结构特征模板库;同时,采用CAA 二次开发技术,设计可视化操作界面用于特征模板库调用;通过模拟减材加工过程逐个调用加工特征模板,完成结构模型创建;以下陷特征为例,对比分析传统布尔操作建模方法与本文建模方法的建模效率与质量。结果表明：该建模方法能够显著提高结构建模效率和质量。     

美海军舰载电子战系统即将实现重大飞跃

2020年9月30日,美海军授予诺·格公司价值1亿美元的AN/SLQ⁃32(V)7“水面电子战改进计划”第三批次(SEWIP BlockⅢ)系统后续生产合同。诺·格公司开发该系统的方法是以“软件定义、硬件启用”的开放架构为中心,可快速与其他作战系统集成,同时采用最新的电子攻击能力,确保系统演进始终保持在威胁之前,并支持美海军的“分布式海上作战”(DMO)作战方案。这份1亿美元的基础合同是AN/SLQ⁃32(V)7 SEWIP BlockⅢ电子战系统的第一批后续生产批次(总生产合同最高价值16.6亿美元)。该系统将最初安装在阿利伯克级驱逐舰上,并可扩展到其他船舶类。     

星载SAR有源相控阵天线集成架构发展与关键技术

针对传统有源相控阵天线质量重、体积大的问题,文章通过对国内外星载合成孔径雷达(SAR)有源相控阵天线发展的总结,介绍了砖块式有源相控阵天线架构设计、一体化有源相控阵天线架构设计和片式有源相控阵天线架构设计,提出了星载SAR有源相控阵天线的发展趋势：柔性薄膜有源相控阵天线,并分析了柔性薄膜有源相控阵天线关键技术,可为我国星载SAR有源相控阵天线的发展提供参考。     

基于SOVA的低复杂度FTN信号接收算法

超奈奎斯特(FTN)传输技术是一种高频谱效率的信号传输方式。针对FTN信号存在的码间串扰,基于软输出维特比算法(SOVA)提出FTN信号的低复杂度接收算法。根据幸存路径和竞争路径的判决结果,动态地调整每个时刻回溯过程的比较次数,降低比较次数平均值。在实际应用中,根据不影响误码性能的统计经验值直接截短回溯路径的长度。直接截短回溯深度算法可在不恶化误码率(BER)的前提下,降低比较运算次数2/3,同时减少回溯过程所需寄存器资源和延时50%以上。     

欠采样在航空发动机涡轮叶片频率测量中的应用

突破了奈奎斯特采样定理的要求(采样率必须大于输入信号频率2倍的限制),将欠采样法应用于航空发动机构件的高频测量。通过叶片固有特性分析和在叶片上粘贴加速传感器两种方法,对欠采样法进行了验证;并在此基础上采用非接触激光位移传感器,实现了欠采样条件下频率较高的某型发动机涡轮叶片频率的准确测量。结果表明,欠采样方法应用于试件的固有频率测量切实可行,且在航空发动机构件的高频测量中有较大应用价值。     

多GPU并行可压缩流求解器及其性能分析

为实现可压缩流问题的大规模高效数值求解,开展基于图形处理单元（GPU）的并行计算研究。在NVIDIA GTX 1070上建立了基于消息传递接口+统一计算设备架构（MPI+CUDA）的多GPU并行可压缩流求解器,该求解器基于结构网格有限体积法,空间离散采用AUSM⁺UP格式。采用一维区域分解法对计算网格进行划分,使得各GPU之间达到负载平衡。针对超声速进气道算例,对算法单GPU并行性能和多GPU可扩展性能进行分析。数值结果显示,单GPU并行计算可以获得37~46倍的加速比,极大地提高了计算效率;4块GPU并行计算加速比从47倍增加到143倍,并行效率维持在70%以上,说明并行算法具有良好的可扩展性。     

五维空间一体化试验体系的发展与思考

空、天、地、海、赛博五维空间一体化作战环境已成为现代化战争的新模式,现有的试验测试体系已经不能满足未来一体化作战网络系统试验与评估的发展要求.从需求出发,首先分析了美国DoD在军工武器试验领域的投资研究计划,其次提出了我军一体化试验与测试体系的发展构想,可为未来大系统联合试验与评估提供参考.     

适用于空间通信的LDPC码GPU高速译码架构

鉴于目前空间通信对高速、可重配置信道译码器的需求,利用图形处理器(GPU)的并行化运算特点,提出了一种低密度奇偶校验(LDPC)码软件高速译码架构。通过优化Turbo消息传递译码(TDMP)算法节点更新运算线程块内和块间并行度、减少非规则行重造成的线程分支、降低线程对节点更新信息存储资源的访问延时以及合理量化译码器存储信息来提升译码内核函数的执行效率。并在此基础上引入异步统一计算设备构架(CUDA)流处理机制,设计优化的译码器输入输出数据传输和内核函数之间的执行调度方式以及CUDA流上的译码线程资源配置方式,最大化译码吞吐率的同时降低译码延时。在Nvidia最新的Tesla K20和GTX980平台上对国际空间数据系统咨询委员会(CCSDS)遥测标准LDPC码进行的TDMP译码实验结果表明,本架构进行10次迭代译码的吞吐率最高可达约500 Mbps,平均译码延时约为2ms左右。与现有结果相比,本架构在保持软件架构配置灵活性的同时更加有效的兼顾了译码吞吐率和延时性能。