摘要：海豚等齿鲸亚目类动物具有高速游动能力,是水下仿生减阻的重要研究对象。本文根据海豚皮肤结构及自适应变形等特性进行工程尺度的仿生研究,设计一种以壁面边界层法向速度为输入信号的壁面变形运动控制方程,并通过动网格技术仿真模拟得到变形壁面的减阻性能。研究结果表明,在0.5~10m/s流速下变形壁面最优摩擦阻力减阻率为19.24%,最优总阻力减阻率为6.4%。施加仿生控制后壁面湍流边界层厚度有所增加,表面摩擦阻力减小,流场湍动能降低。将该仿生变形壁面应用于无附体SUBOFF潜艇模型表面开展减阻设计,在3.045~8.231m/s的速度范围内,潜艇总阻力减阻率均大于8.0%。

摘要：面向海上跨域协同中多无人水下航行器(UUV)协同探测水面目标需求,针对现有纯方位目标跟踪算法所面临的滤波器初始化困难和水声数据传输丢包问题,提出了一种基于边界约束粒子滤波的多UUV协同纯方位目标跟踪算法。首先提出了主从式协同探测模型,利用跟随者向领航者上报状态估计结果进行数据融合。其次,基于UUV传感器和目标的先验信息设计了初始阶段可靠粒子生成方法和更新阶段的指标函数粒子权重优化方法。最后提出了基于灰色预测的分布式融合算法,得到目标预测结果。仿真实验将所提算法和其他常见算法进行对比,在通信丢包以及噪声干扰情况下验证了算法的有效性和可行性。

摘要：为更好地实现产品的模块化设计,在基于功能-行为-结构的产品概念设计过程中引入模块划分技术,提出了一种基于功能-行为-结构的产品概念模块设计方法和过程模型;分析了根据产品的总体技术目标特征,进行产品功能、行为、概念结构求解与功能分解的迭代过程的产品概念设计分解方法。为描述概念产品,将黑箱法和IDEF0功能描述方法相结合,建立了产品功能-概念结构模型。在此基础上,建立了产品概念要素(功能、行为、概念结构、接口)的相关关系分析方法,进而采用模糊聚类算法进行产品概念要素聚合,以实现产品概念模块的划分。该方法应用于堆垛机货叉机构的概念设计过程,实现了货叉机构的概念模块的设计。

摘要：为实现计算机支持下的产品快速响应设计,提出了一种基于物元模型和可拓理论的产品快速配置设计方法。该方法首先建立形式化表达模块和模块族的物元模型。以产品族为基础,针对具体的客户需求,利用质量功能配置瀑布式分解方法对期望产品进行层次性展开,以获得期望模块物元。基于期望模块物元,采用相似匹配算法从模块族中模糊匹配出相似存在模块,以形成产品的初步配置方案。通过解析结构建模方法,确定相似存在模块变换的结构层次。通过相似存在模块的可拓变换,得到具体的期望模块,以建立产品结构方案。最后,以堆垛机为例,验证了产品快速配置设计方法的可行性。

摘要：双曲调频(hyperbolic frequency modulated,HFM)波形具有多普勒不变性,在宽带雷达对高速目标的成像中具有重要价值。而间歇采样转发干扰(interrupted sampling repeater jamming,ISRJ)作为一种常见的有源干扰,利用了脉冲压缩雷达的相干特性,实现了多假目标干扰的效果,对采用线性调频波形的雷达探测有着极大影响。该文基于对HFM波形和ISRJ的模型分析,推导出HFM波形参数与ISRJ的效果之间的相关关系;并经分析表明:HFM波形不仅具有良好的多普勒不变性,而且较线性调频波形对ISRJ有更好的抑制效果。该结论可为HFM波形抗干扰设计提供理论依据,数值仿真验证了结论的有效性。

摘要：为解决复杂雕塑型面钢架的特征曲线快速设计问题,基于几何约束建立设计问题的数学模型,并完成了数学问题的求解;针对特征曲线分支和多孤立图形的问题,采用广度优先遍历算法对特征曲线进行处理,剔除无用分支和孤立图形。通过设置保留参考平面来避免选择歧义的问题,解决了型面分块问题。采用复杂曲线转换为多段线的方法来解决复杂曲线加工设备不能处理的问题,并设计了转换精度分析方法。设计系统采用程序法建模的方式来进行设计系统的开发,并通过实例验证了设计系统的功能。

摘要：针对单轴旋转调制惯性导航系统结构动刚度低的问题,以模态仿真分析为基础对系统结构进行优化改进。基于无质量弹性单元等效滚动轴承的方法,利用经验公式计算轴承等效刚度,并引入转子动力学合理表征系统的旋转行为,利用有限元分析软件ANSYS实现了系统模态的高可信度仿真分析。以提高系统一阶模态频率为设计目标,通过结构性能缺陷识别的方法确定优化方向,对结构薄弱点进行改进设计,将系统结构基频从36 Hz提高到74 Hz。最后,开展模态试验验证。试验结果表明,仿真与试验的符合度优于90%,优化后的系统在0~60 Hz的扫频范围内无明显振动响应。

摘要：为了解决高速轴承打滑和保持架易断裂失效的问题,从轴承的轴向和径向角度出发,提出一种纯滚动无保持架球轴承设计方法,并通过实例对其正确性和有效性进行了验证。本方法首先根据摩擦学理论,确定轴承纯滚动边界条件,引入轴向摩擦角概念,通过径向游隙和滚道母线分别限定滚动体的径向和轴向位移,使得滚动体与滚道之间形成摩擦自锁效应,将滚道中滚动体复杂的运动形式化简为单一的纯滚动,取消保持架的同时增大了滚动体容纳量。其次,将径向游隙映射到轴承内外圈滚道母线设计中,建立基于轴向摩擦角的无保持架轴承滚道母线计算模型和设计原则。最后,提出一种基于上述方法设计的新型无保持架轴承结构,内外圈滚道母线采用对数螺旋线设计,并通过轴承特性试验评价其动态性能。结果表明,该新型轴承能够实现近纯滚动,以滚动摩擦代替滑动摩擦,大大降低了轴承的摩擦热问题,显著提高了轴承的极限转速。在3 kN轴向载荷作用下,轴承的极限转速为32000 r/min,DmN值可达到2.8×106 mm·r/min。在20900 r/min转速下,轴承可承受20 kN的轴向载荷,具有较高的承载能力,能够满足航空航天、国防军事等技术领域对高承载、高转速轴承的应用需求。

摘要：针对目前波前编码成像系统中相位板的设计工作量大且未能考虑除相位板外其它光学元件像差的问题,提出了两种基于常用光学设计软件ZEMAX的优化设计方法:使用ZPL宏指令编写用户自定义操作数,优化点扩散函数的能量集中度和一致性,实现了旋转对称型相位板的设计,以斯托列尔比不小于0.8为衡量标准,设计结果使景深扩展到传统光学系统的5.5倍;使用在外部定义和编译的C程序编写用户自定义操作数,优化调制传递函数的离焦不变性,实现了奇对称型相位板的设计;以MTF离焦不变性为衡量标准,设计结果使景深扩展到传统光学系统的12.5倍,而同等条件下的三次方相位板只能使景深扩展到传统光学系统的10.1倍。得到的实验结果说明本文所述设计方法是方便而有效的。

摘要：针对常规弹药脉冲激光周向探测系统无法精确获取目标方位信息的问题,设计了基于磁电检测的单光束激光引信全向方位角探测方案.对磁电检测系统进行建模,建立圆柱形永磁体转动磁场模型,推导出磁阻传感器所测位置磁场的解析式,验证所测磁场为一正弦磁场信号.依据此正弦信号,设计了上升沿阈值周期检测算法,并运用FPGA与TDC-GP21对激光回波出现时间与电机转速信号周期进行高准确度时间间隔测量实现方位角的解算.依据方案设计原理样机并编写上位机程序,进行方位角探测实验.实验结果表明:磁电检测系统采用多重屏蔽方法,能有效抑制电磁干扰;并能实时监测电机转速,实现方位角解算,方位角解算误差在±2°以内.满足激光引信方位角测量的高准确度、抗干扰能力强等要求.