摘要：为强化相变热沉的性能,基于带惩罚的固体各向同性材料(SIMP)法对山梨糖醇相变热沉进行传热拓扑优化设计。对拓扑优化的相变热沉(Ⅰ)和直肋式的相变热沉(Ⅱ)进行定常重力(0~20g)和周期性重力条件的数值模拟研究。利用无量纲数对比二者的热性能,研究结果表明:热沉Ⅰ的吸热和均热性能优于热沉Ⅱ;在相同重力环境下,以80℃为目标,热沉Ⅰ温控时间比热沉Ⅱ平均多26.8%;微低重力下热沉内部近乎导热,略逊于常规重力下热性能;超重力强化的自然对流可以显著提升热沉性能,10g条件相比常规重力的温控时间增加8.94%,而相同Ra^(*)下,周期性重力对热沉Ⅰ的性能有抑制作用。研究结果对飞行器载相变热沉的地面细化设计有一定指导意义。

摘要：终端系统作为AFDX网络数据传输的关键部分,其优劣决定着整个AFDX网络的通信性能。为了测试验证端系统功能,评估AFDX网络的传输性能,提出了一种AFDX网络配置测试方法。设计端系统的配置测试规范,建立端系统测试总体框架,对端系统的测试响应机制进行研究,规范化测试流程,生成的配置文件作为算法设计的输入信息。设计激励数据生成算法,建立激励数据生成框架,对数据发送的约束条件进行形式化定义,利用SMT求解器,生成激励数据发送时刻表。激励数据发送时刻表作为输入,利用TestCenter网络测试平台进行仿真实验,实验结果证明该方法能模拟当前AFDX网络配置在高负载数据流下的有效性。

摘要：传统消振电力作动器采用交叉耦合控制策略实现输出力伺服控制,但该控制策略存在耦合控制项,影响输出力响应的快速性、准确性,降低了作动器的减振效率;同时在直流(DC)母线侧产生不满足国军标要求的冲击电压,直接威胁了直升机的飞行安全。基于此,提出了并行独立控制策略下的消振电力作动器伺服控制系统,首先对系统的给定输出力进行解耦设计,以实现系统多电机并行独立运行。其次,利用主导极点法和最大灵敏度法分别从时域和频域角度设计系统的动稳态特性及鲁棒性。最后,搭建实验平台进行控制策略对比,标幺化实验数据表明,系统在变方向时响应精度提升3.6%,响应时间减少40%;在变相位时响应精度提升1.5%,响应时间减少31%;直流母线侧的电压冲击值减少了8 V,进而验证了并行独立控制策略的有效性及其优势。

摘要：针对提升多尺度成像系统的分辨率以满足对远距离目标精确识别的需求,从提升主镜焦距的角度出发,本文提出一种基于天塞结构主镜的多尺度长焦成像系统设计,分析了为满足次级镜头的线性排布而需要对主镜添加的两个约束条件,针对次级镜头阵列中随离轴角增加使系统在对应视场成像质量下降的问题,对邻近区域次级镜头进行协同优化,同时在离轴位置次级镜头的优化中应用自由曲面面型完成像差校正。所设计系统不同视场区域成像的MTF曲线一致性较好,表明系统在全视场范围内成像质量理想。采用天塞结构主镜设计的多尺度成像系统,其空间分辨率达14μrad,相较于共心球透镜的多尺度系统有显著提高。

摘要：针对再入过程中的禁飞区规避和拦截弹躲避问题,提出一种考虑规避与突防的高超声速飞行器智能容错制导控制一体化设计方法。首先,在纵向制导中,为了提升飞行器的制导性能,基于制导控制一体化设计思想,采用包含姿态容错控制系统的飞行器六自由度模型进行待飞航程的预测;针对随之产生的计算耗时问题,进一步采用深度网络进行预测环节的拟合,以提升算法的实时性;接着,在侧向制导中,为了解决禁飞区规避和拦截弹躲避问题,引入扰动流体动态系统(IFDS)算法进行考虑威胁因素的飞行器期望航向角计算,并结合航向角误差走廊和倾侧角翻转逻辑进行侧向制导指令的求取,使飞行器具备规避与突防能力;然后,考虑到飞行环境的复杂性、飞行器再入段机动能力的差异性和姿态容错控制系统动态特性对制导性能的影响,结合深度强化学习算法进行智能体训练,使其可根据飞行器实时状态进行扰动流体动态系统算法参数的在线决策,提升所提方法的有效性和适应能力。最后,由半物理对比仿真和蒙特卡罗仿真结果可知,所提方法具有较强的规避、突防与制导性能。

摘要：最大巡航速度、最大平飞速度是共轴刚性旋翼高速直升机最重要的性能指标之一,其特殊的构型和工作方式导致其旋翼桨毂载荷问题突出。高速飞行俯仰姿态角、平尾安装角、横向周期变距差动、旋翼转速等配平状态和设计参数对需用功率、桨毂载荷、操稳特性等具有显著的非线性交叉耦合影响,在考虑飞行品质相关要求下开展了高速飞行配平策略优化设计方法研究,为获得飞行性能和桨毂载荷综合最优配平策略提供设计手段。基于共轴刚性旋翼高速直升机非线性飞行动力学模型,分析了不同配平策略设计参数对配平特性、稳定性、操纵性等影响规律;在此基础上,将配平策略设计问题描述为数学优化问题;为提高优化计算效率和降低优化失败风险,基于Kriging代理模型开展配平策略优化设计研究。优化结果表明:在最大巡航速度和最大飞行速度下,相比于基准配平策略,在最优功率配平策略下需用功率分别降低5.7%、6.9%;在最优桨毂力矩配平策略下桨毂力矩载荷分别降低55.6%、55.2%;在需用功率、桨毂力矩综合最优策略下需用功率分别降低1.8%、3.1%,桨毂力矩载荷分别降低49.4%、46.2%,验证了提出的配平策略优化设计方法的有效性。

摘要：针对航空电推进电机的散热问题,提出一种基于多层波浪形散热拓扑的航空电推进电机高效散热设计方法。航空电推进电机采用多层波浪形散热拓扑,建立电机等效热网络模型,确定等效热阻、对流换热系数等重要参数,完成电机温度精确计算,并通过CFD仿真验证所建立电机等效热网络模型的准确性和有效性。以此为基础,对比分析传统散热翅和多层波浪形散热拓扑对电机功率密度的影响。基于多层波浪形散热拓扑的等效热网络模型,采用遗传学习粒子群优化(GL-PSO)算法,完成航空电推进电机高效散热优化设计。优化结果表明:相比于原始方案,优化方案的机壳质量减轻15.1%,整个电机的功率密度提升0.06 kW/kg。

摘要：针对通信拓扑切换下多导弹协同打击问题,提出了一种基于切换策略的时空协同制导律。针对时间约束,结合一致性算法设计分布式制导律,并基于李雅普诺夫理论证明系统在有限时间收敛,可以实现同时打击。对于空间约束,采用弹道成型制导律使各导弹收敛到期望的视线角。设计切换策略,使得导弹能够同时实现时间和角度协同攻击。仿真分析验证了所设计制导律能在切换拓扑条件下和弹群失去1枚导弹的情况下实现齐射攻击和角度约束。

摘要：针对变体飞机变体过程中的模型不确定性和机动过程中遇到的扰动等问题,提出一种基于自抗扰控制的变体飞机机动控制方法,用于消除模型不确定性和外界扰动的影响以及提高机动控制的快速性和准确性。建立变体飞机非线性运动模型并分析变体飞机变体过程对飞机影响机理;采用自抗扰控制技术设计角速度鲁棒控制律;在扰动影响下分析了自抗扰控制律的控制性能;在气动参数扰动下结合变体过程,选取上半滚倒转机动验证所设计控制律的性能。数值仿真结果表明,自抗扰控制器能够消除模型不确定性、外界扰动和不同通道间的强耦合作用,完成上半滚倒转机动的控制,具有较好的解耦效果和较强的抗扰动能力,并且通过变体可以有效地提高飞机的机动性能和操纵面的控制裕度。

摘要：针对全球定位系统(GPS)拒止环境下多架无人机(UAV)对未知目标的协同环绕导航控制问题,提出了一种仅使用距离量测的分布式控制器。与现有的多数算法不同,该控制器不需要无人机及目标的位置信息。首先假设实际距离和距离变化率可用的情况下,设计了一种制导控制器驱动单架无人机环绕目标运动。其次利用二阶滑模观测器在有限时间内完成距离变化率的估计来代替实际距离变化率。观测器的设计使用实际距离量测信息,使得无人机仅利用距离量测即可完成环绕任务。然后在距离环绕控制器的基础上,利用有限时间观测器和距离量测信息完成相对位置估计,进而设计速度协调算法来实现多架无人机对目标的均匀环绕。最后,通过数字仿真和半实物(HIL)仿真验证了方法的有效性。