遍历理论在航天动力学领域的应用

系统地研究遍历理论在航天动力学领域的应用，包括椭圆轨道长期覆盖和受晒因子等长期参数的平均化计算.从无摄和J2项摄动下平均轨道根数的长期和长周期项出发，构造非共振条件下覆盖和受晒因子的测度描述，并证明该测度的不变性；给出相关相空间和相流定义，并证明该相流的保测度性；应用Birkhoff Khinchin定理将长期覆盖和受晒因子等无限时间的累积问题成功转换为有限空间的二重积分运算.研究结果表明，遍历理论是解决航天动力学领域长期参数统计计算的有力工具.     

DD3 单晶粘塑性损伤本构模型研究

介绍了建立DD3单晶高温合金本构模型的理论和过程,详细推导了DD3单晶损伤演化方程,简要分析了模型的组成和特点。简单讨论了模型材料常数的标定方法,具体标定了950℃下的模型材料常数。给出了模型的预测结果和试验结果的对比曲线,从中看出,该模型能够较准确地描述DD3单晶的力学行为特点,可望用于单晶叶片的结构分析。     

基于三方演化博弈的民用航空安全监管研究

从民用航空运输安全需求出发,建立了民航监管机构、航空公司、旅客的三方演化博弈模型,分别分析了不同情境下各参与主体的稳定演化策略。研究结果表明：当航空公司选择不违规策略的概率提高时,监管机构选择严格监管的趋势逐渐放缓;当航空公司选择违规策略的概率较大时,旅客开始不会选择该航空公司出行,但由于选择其他方式或者其他航空公司出行的成本逐渐增加,超出旅客心理承受能力,旅客又被迫选择该航空公司出行;航空公司的策略选择与监管机构的惩罚力度有关,当监管机构加大对违规航司的惩罚力度时,能更快地敦促航空公司趋向不违规进行生产活动,但是,惩罚应该设置一个上限,过高的惩罚会导致航空公司难以达到演化稳定状态。     

复合材料层压板疲劳性能评估的模型和方法

复合材料层压结构的单轴和多轴疲劳性能研究已在表征模型和方法等方面取得了显著进展。针对纤维增强复合材料层压板疲劳性能的分析预测,综述了疲劳损伤演化的曲线模型、剩余刚度模型、剩余强度模型、疲劳模量模型和S–N曲线模型的研究进展,对疲劳失效判据和疲劳寿命预测的模型和方法进行了总结和分析,并就疲劳研究的不足进行了综合阐述。研究表明,疲劳损伤演化和寿命预测的理论模型多为宏观唯象模型,很少涉及微细观损伤形式和机理;针对多向层合板寿命预测的有限元方法虽然具有广泛适用性,但是还不足以模拟复合材料的真实损伤路径和历程。在此基础上,对后续复合材料疲劳损伤及寿命研究的重点方向进行了展望。     

结冰风洞中过冷大水滴云雾演化特性数值研究

为明晰结冰风洞中过冷大水滴（SLD）云雾演化特性,发展了基于欧拉法的SLD液滴运动、传热和传质耦合计算方法,针对3 m×2 m结冰风洞主试验段水平收缩构型,分析了SLD云雾沉降收缩特性、动量平衡特性和热平衡特性,探索了液滴变形破碎的影响,评估了构型出口处SLD液滴动量平衡和热平衡状态。研究结果表明：直径超过250 μm的SLD液滴在构型内会发生显著形变,液滴尺寸越大则变形程度越强,尤其在160 m/s工况下,当液滴直径超过750 μm后,SLD液滴甚至会发生破碎;液滴变形破碎效应会增大液滴加速度和液滴温度下降率,促使SLD液滴趋近动量平衡和热平衡状态;SLD云雾（最大液滴直径小于1 000 μm）在构型出口处会出现显著的粒径浓度分层、动量分层和热分层现象,其中直径小于100 μm的小尺寸液滴速度快、温度低且不断凝结,趋于平衡态,但直径超过500 μm的大尺寸SLD液滴速度慢、温度高且不断蒸发,则显著偏离平衡态;增大试验段气流速度尽管会减弱SLD云雾粒径浓度分层程度,但会增强动量分层和热分层程度,尤其在160 m/s工况下,SLD云雾会均匀分布在构型出口中心区域内（-0.75 m < Y < 0.75 m且-0.5 m < Z < 0.5 m）,与其平衡态间的最大速度差和温度差将分别超过18 m/s和20℃。     

中国的嫦娥1号与日本的月女神

月球探测,从科学目标上来说,各国都有很大的相似性,其科学目标都是围绕着月球的起源和演化进行的。9月14日,日本发射的月女神(又称"辉夜姬"),就直接把目标定为探测月球的起源与演化。但是,这是个终极目标,需要不断地开展探测,才可能接近问题的本源。其实,每进行一次月球探测,都具有具体的任务和探测项目。此次月女神的具体探测项目中有些部分与嫦娥1号卫星相同。     

叠层穿刺CF/Al复合材料准静态拉伸力学行为与失效机制

针对新型的叠层穿刺碳纤维织物增强铝基复合材料（CF/Al复合材料）,通过细观力学数值模拟与实验结合的方法研究了其在准静态拉伸载荷作用下的渐进损伤与断裂力学行为。复合材料经向拉伸弹性模量、极限强度与断裂应变的实验结果分别为129.61 GPa、630.14 MPa和0.75%,细观力学模型预测误差分别为-9.41%、7.57%和1.33%,均匀化计算的宏观应力-应变曲线与实验曲线总体上相符。经向拉伸变形初期首先出现经/纬纱交织处基体合金的局部损伤,随着拉伸应变量的增大依次发生纬纱和穿刺纱的横向开裂,拉伸变形后期基体合金与经纱失效引起宏观应力-应变曲线的急剧下降,复合材料拉伸断口表现为经纱轴向断裂及纬纱和穿刺纱横向开裂共存的形貌特征,纤维拔出和基体断裂导致的经纱轴向断裂是诱发复合材料最终失效的主要机制。     

天琴计划轨道构型长期漂移特性分析

为了实现天琴计划航天器轨道构型的长期稳定漂移并满足轨道构型的稳定性指标,文章应用优化算法搜索航天器初始最优瞬时轨道要素。建立考虑摄动情况下航天器轨道动力学模型,对导致等边三角形轨道构型发生长周期漂移的轨道要素进行了分析,并且将这些要素作为轨道设计的待优化参量,应用粒子群（ParticleSwarmOptimization,PSO）智能寻优算法进行优化,应用最终优化得到的轨道要素进行轨道构型仿真。仿真结果表明,在不进行轨道控制的情况下,4年内轨道构型呼吸角变化小于1.5°,臂长变化小于1500km,臂长变化速率小于10km/s,初步满足轨道构型的稳定性指标。     

考虑轴承游隙的非线性动力学轴承-转子系统优化

针对一类带动态性能约束的轴承-转子系统优化设计存在的问题,做如下改进工作:一是在目前一类轴承-转子系统优化模型基础上,将轴承游隙作为设计变量,考虑轴承游隙的影响;二是提出了一种演化算法/线性搜索的混合算法,将优化过程分为两个阶段,首先采用演化算法对问题全局寻优,求得给定代数时的优化解,再以此解作为新的初始解,采用线性搜索方法进行局部搜索.经数值仿真表明:该优化模型中增加考虑轴承游隙后,对优化结果有较大影响;提出的混合算法克服了使用线性搜索方法难以确定初始解的问题,在同等计算精度和耗时情况下,该方法求解成功率较高.      

航天员长期太空飞行的食品保障

长期航天计划包括建立月球基地、火星以及更远星球的探索。这些长期任务要求食品系统提供丰富的食品以满足不同任务的需要。本文介绍了未来航天员的食品系统组成：从地球带来的储备食品;混合型食品系统,即从地球带来的占主导地位的储备食品和半成品;利用化学、物理和生物的方法,对飞船中产生的各种废物进行加工处理,生成再生食品系统。希望对长期太空飞行食品系统的建立提供借鉴。