摘要：为提高变面积机翼的性能,实现光滑柔性的无缝变形,提出了一种新型的基于负泊松比蜂窝结构的变面积机翼设计。首先,通过将负泊松比蜂窝结构单元运用到变面积机翼的设计中,利用负泊松比单元的拉胀特性,可以使机翼结构在发生展向变形的同时,发生弦向上的变形,由此实现更大的面积变化。然后,为实现对变面积机翼结构的变形轮廓控制,设计了一种新型的局部负泊松比可调的蜂窝结构单元,通过有限元仿真对其相对弹性模量和泊松比的调控规律进行了分析。最后,通过对机翼结构中的蜂窝结构单元参数优化设计,验证了其对变面积机翼结构的变形轮廓控制能力。研究结果表明,当机翼结构沿展长方向变形量为10.0%时,变面积机翼实现了23.9%的面积变化,且机翼结构变形后轮廓与目标轮廓吻合较好,形状误差仅为1.09%。同时机翼结构具有良好的承载性能,对于使用7075铝合金材料的变面积机翼结构,在承受15 kPa的气动载荷时,最大面外位移为0.645 mm。初步验证了基于负泊松比蜂窝结构的变面积机翼设计的可行性,为变面积机翼结构的设计提供了一种新思路。

摘要：高通流三外涵变循环发动机是航空发动机及燃气轮机基础科学中心提出的一种新的发动机概念构型。本文搭建了发动机部件级模型,采用了考虑容积效应的动态模型建模方法对发动机主要容腔进行建模。为保证建模的精度,考虑了第二外涵道中换热器与气体的动态换热,同时用总压恢复系数代替动量守恒方程,提升了模型计算的实时性。针对发动机在高空设计点情况下较高的涡轮前温度,引入了涡轮叶片的气膜冷却模型。仿真结果表明,经换热器换热后的高质量冷气可使涡轮的平均温降达到121 K;对比考虑容积效应的建模方法,传统建模方法在发动机过渡态的建模误差达到了17.1%。若要研究发动机的过渡态过程,容积效应一般不可忽略。

摘要：基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的飞机漆层清洗监测,需要对峰值功率密度范围进行限定,以确保等离子体激发和漆层清洗的稳定性。然而,对于广泛使用的高频(kHz级)脉冲激光除漆技术,其峰值功率密度相对偏低,除漆过程中等离子体激发受到限制;且高频激光烧蚀材料产生的强连续背景光谱干扰了等离子体光谱采集。论文依据蒙皮功能漆层可控清洗需求,基于LabVIEW嵌入式开发系统的控制软件编写及激光清洗、光谱采集、控制与显示模块的集成,设计了一款适用于高频激光除漆的LIBS监测平台。选取2024-T3铝合金双漆层试样作为研究对象,采集波长介于360~700nm范围内的漆层/基体体系光谱(面漆层:Tc;底漆层:Pr;基体:As)。采用平滑滤波,基线校正和归一化对原始光谱进行预处理,并选取12条特征谱线进行主成分分析(PCA),其降维数据作为线性判别分析(LDA)的输入变量,以此建立PCA-LDA判别模型。最后将所建模型导入LIBS监测平台,通过试验验证了高频激光除漆LIBS监测平台的分类准确性。结果表明:仅以累积方差解释率大于85%作为主成分选取原则,不能满足除漆过程LDA的分类需要;通过优化LDA的主成分个数,最终选取前9个主成分作为LDA的输入,显著提升了LIBS平台的检测准确率,此时基于LIBS光谱的PCA-LDA模型分类准确率达92.5%。由此可见,设计的高频激光除漆LIBS监测平台能够完成漆层/基体体系不同结构层的材料识别,从而实现了高频脉冲激光可控除漆的有效监测。

摘要：针对倾转旋翼机,开展了悬停状态气动干扰风洞试验和数值模拟研究。试验中,测量了悬停状态下的旋翼升力、扭矩以及半模机翼的气动力。同时,采用运动嵌套网格方法,通过求解N-S方程对机翼倾角0°和90°两种状态进行数值模拟,开展了数值模拟与风洞试验的相关性分析研究,验证了该数值模拟方法的有效性。结果表明:不考虑机身气动力时,孤立旋翼、机翼攻角0°和机翼攻角90°三种状态下旋翼气动特性差异不明显;考虑机身气动力时,机翼攻角0°时,机身产生约18.2%向下载荷,单片桨叶和机身出现强烈非定常气动特性,其中桨叶升力系数动态值与平均值比为9.8%,机身升力系数动态值与平均值比为18.38%。

摘要：气膜孔因其特殊的几何构型,在提升涡轮叶片冷却效率的同时,孔边往往存在较为明显的应力集中现象,导致叶片的高周疲劳(High Cycle Fatigue,HCF)失效。因此,本文开展了900℃下振动疲劳试验,以评估圆柱型和簸箕型气膜孔对DD6镍基单晶高温合金高周疲劳强度的影响,并通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)和能谱仪(Energy Dispersive Spectroscopy,EDS)分析气膜孔模拟件HCF失效机理。研究发现孔边氧化层在交替载荷作用下存在均布开裂现象,形成尖角,最终导致裂纹萌生,并沿着{111}滑移面扩展。通过有限元仿真分析了孔边应力应变分布,结合临界距离理论,建立了气膜孔高周疲劳强度评估方法和基于疲劳缺口系数经验公式的气膜孔高周疲劳强度预测方法。结果表明:簸箕型气膜孔的高周疲劳强度为298.03 MPa,圆柱型气膜孔高周疲劳强度为321.35 MPa;气膜孔高周疲劳强度预测误差在10%以内。所建立的含异型气膜孔的DD6单晶高温合金高周疲劳强度评估、预测方法可为航空发动机涡轮叶片膜冷却结构疲劳性能的设计和评估提供技术支持。

摘要：时变系统受迫振动的响应计算理论仍不完善,数值解法不能准确反映振动响应的解析性。利用Legendre多项式逼近法(Legendre polynomial approximation method, LPAM)可以得到时变系统响应的连续近似函数解,但该方法的计算效率较低。将时不变系统的时域响应求解理论移植到时变系统,基于线性系统的叠加原理提出基于Duhamel积分的改进Legendre级数算法,利用Dirac函数的Legendre多项式近似和Duhamel积分求解时变系统的响应。通过一个一阶非齐次变系数常微分方程组说明改进算法的有效性。设计刚度阻尼均线性变化和非线性变化的单自由度系统仿真算例,对比利用该方法得到的瞬态激励和简谐激励下系统位移响应和四阶Runge-Kutta数值法计算结果,说明了改进算法敛散性问题和计算速度的提升。

摘要：由于独特的叠层结构,铁素体和渗碳体能较好发挥协同作用,故珠光体组织表现出优异的摩擦学性能.然而,受试验技术限制,人们对珠光体优异摩擦学性能的机械起源认识仍不全面,尤其是在片层方向和片层厚度对珠光体摩擦学行为的影响方面.本文中采用分子动力学模拟方法研究了片层方向和片层厚度对珠光体划痕摩擦学行为的影响.结果表明:与平行于表面的片层方向相比,垂直于表面的片层方向表现出更优异的摩擦学行为,其塑性影响区深度更小,磨损原子数量也较少.对于具有垂直于表面片层方向的珠光体,片层厚度对塑性影响区深度基本无影响,但摩擦力、摩擦系数和磨损原子数目随着片层厚度的减小而减小.此处,片层厚度与磨痕形貌紧密相关.本工作有助于人们理解珠光体片层方向和片层厚度与摩擦变形微观机制之间的关联,可为设计具有更优异摩擦学性能的珠光体钢提供一定理论指导.

摘要：可热处理铝锂合金可通过时效强化使合金获得较高的力学性能,而合金的时效强化行为受多种因素的影响。本文从温度、预变形、形变热处理、外加应力以及外加电场角度对合金析出动力学及强化行为的影响进行了总结,通过对影响因素的综述分析,以期为高强铝锂合金的设计及制备提供理论依据。

摘要：相对状态的精确估计通常依赖参考平台准确的角加速度,在航天场景由外力矩计算,而在日常环境中由于未知阻力普遍存在,准确的外力矩难以获取,角加速度一般由角速度差分近似,导致相对状态估计精度下降.对此,本文构建一种仅依赖惯性测量的相对运动模型,称为混合运动模型,其将恒定加速度模型与向量运动学结合,在独立于力矩和惯性状态的情况下,精确预测相对状态.此外,本文设计扩展卡尔曼滤波器(EKF),将该运动模型与视觉相对观测结合,实现高精度相对状态估计,并以仿真和实际数据评估其性能.仿真实验从轨迹动态特性和相对观测丢失的角度对比该EKF和目前先进的方法,结果证明本文提出的方案具有较高的精度和稳定性.实际实验利用本方法实现虚拟现实应用中的六自由度手柄视觉跟踪,验证其具备先进的毫米级定位精度,演示链接见https://*** ***/video/BV1mv4y1d7iD/.

摘要：针对多无人机之间位置信息的求解问题,提出基于GNSS/UWB的分布式协同定位方法,并基于因子图理论构建了一套分布式数据融合框架,在无人机之间引入消息传送与接收以实现信息共享,然后采用和积算法求取无人机节点位置信息的边缘概率密度函数。设计了基于改进EKF的迭代滤波器对无人机状态进行估计,对算法进行仿真。仿真结果表明,该分布式协同定位算法有着接近于集中式协同定位算法的定位精度,并且优于单点独立定位算法的定位精度。