摘要：针对广泛地应用在航空航天箭体结构中的螺栓法兰连接结构的动力学响应特征会显著受到螺栓预紧力大小影响的问题,在螺栓法兰连接结构不同工况下螺栓预紧力出现差异时,研究箭体连接结构的静动力学响应特征。通过对特定的筒壳螺栓法兰连接结构,基于有限元分析和敲击试验来提出一套考虑螺栓预紧力差异的箭体连接结构动力学响应分析方法。并由此研究螺栓松动时的响应特征,基于互补集合经验模态分解算法设计一种新的螺栓松动探测流程,可以量化螺栓发生松动时连接结构的中高频段频响幅值升高的特征,能无损快速地识别松动工况的发生。

摘要：为应对组合动力飞行器涡轮/冲压发动机模态转换过程中容易出现的推力陷阱问题,开展了组合动力飞行器模态转换阶段飞行/推进一体化保护控制研究。该研究利用组合动力爬升段飞行轨迹优化方法,解决模态转换过程中组合发动机总推力无法满足平飞加速需求的推力陷阱问题。结合轨迹线性化控制方法,完成了宽速域飞行器/发动机一体化轨迹跟踪控制设计,利用迎角、油门等变量的协同调节实现轨迹跟踪控制。仿真结果表明,轨迹优化策略能够在一定程度上克服模态转换过程中的推力不足问题,一体化轨迹线性化控制方法可以有效实现爬升轨迹跟踪,避免模态转换过程对组合动力飞行器飞行任务造成的不利影响。

摘要：车辆接触动力学研究有助于更加全面地了解整车力学性能,对整车稳定性和座舱舒适性设计具有指导性作用.文章基于非光滑多体系统理论,对车辆系统展开接触动力学研究.考虑到车辆在行驶过程中,轮胎是与地面接触的唯一部件,轮胎动力学模型对整车动力学分析发挥着重要的作用.首先,借助于张拉整体结构的思想,建立轮胎的等效模型.然后,采用拉格朗日乘子方法,将约束方程引入到拉格朗日函数中,并基于第二类拉格朗日方程,推导得到整车系统的一般动力学方程.由于接触碰撞的存在,会导致车辆的状态变量呈现出非连续性.利用牛顿碰撞定律,建立了碰撞响应的非光滑数学列式,并利用光滑化的Fischer-Burmeister函数将非光滑数学列式进行等效替换,以提高计算效率.其次,将摩擦响应的求解转化为优化问题进行描述,以避免求解摩擦方向时出现奇异.另外,将车辆系统的一般动力学模型分解为光滑部分与非光滑部分进行求解,并利用广义α离散策略给出了详细的求解流程.最后,对整车系统展开了多工况的接触碰撞数值仿真,分析了不同工况下的接触响应对整车动力学性能的影响,验证了所提方法的有效性.

摘要：针对海洋平台系泊系统疲劳可靠性分析中特殊尾部特征带来的求解精度问题,开展了基于安全裕度变量极端轻尾特征的系泊系统疲劳可靠性蒙特卡洛方法研究,评估系泊缆的疲劳失效概率与安全服役寿命。该方法通过引入Weibull尾部系数对安全裕度的尾部特征进行定量评估,实现了对经典增强蒙特卡洛方法的修正,适用于具有极端轻尾特征的安全裕度情况。对某半潜式平台的系泊系统进行疲劳可靠性分析,比较了该方法与经典EMC方法和Hermite模型的性能。结果表明,该方法预测准确、稳定,具有更高的可靠度且数值模拟次数少,时间成本低,这项研究可为海洋工程结构物的可靠性设计与评估提供有益指导。

摘要：针对高超声速飞行器在宽飞行包线、强气动不确定性条件下的姿态控制问题,提出了一种考虑系统时频域性能指标的智能最优控制方法。该方法分为离线与在线两部分:离线过程中,根据高超声速飞行器动力学模型与线性二次调节器(LQR)控制设计方法,生成大量姿态控制仿真样本数据集,构建控制性能指标评价模型,筛选最优控制参数,建立以飞行状态与气动不确定性为输入,最优LQR控制参数为输出的神经网络映射关系;在线过程中,通过实时气动参数辨识,捕获高超声速飞行器气动不确定性,运用智能参数优化网络,使得在气动不确定性条件下,高超声速飞行器姿态控制仍为满足控制指标的最优控制参数。最后,通过仿真验证了本文提出的方法能够有效提高宽飞行包线、强不确定性情况下高超声速飞行器姿态控制的鲁棒性。

摘要：结构健康监测技术有望在飞行器设计、服役和维护中发挥关键作用,提高飞行器结构效率,确保飞行器结构的安全性和可靠性。本文首先概述结构健康监测的基本概念及其适用范围,强调其在航空航天领域中的重要性。随后,针对结构健康监测技术在飞行器典型结构中的研究工作情况,重点围绕冲击监测、超声导波损伤监测以及光纤传感器应变监测等先进技术进行详细讨论,总结国内外研究现状、技术能力以及典型应用。最后,指出飞行器结构健康监测面临的挑战性问题,展望该技术在航空航天领域的应用前景。

摘要：吸波材料是一种电磁功能材料,在电子对抗上面有着广泛的应用。针对材料吸波原理、制备及改性技术开展相关研究,对于完善吸波理论,指导吸波结构件设计具有重要意义和参考价值。总结了吸波材料的吸波原理、微观损耗机制。对吸波材料进行分类,可大致分为:铁氧体类、导电高聚物类、气凝胶类,以及新兴的有机金属碳化物氮化物(MXene)类、高熵陶瓷类和超材料类等。对每一类吸波材料的优缺点进行了研究,包括每一类材料的应用背景、现有制备合成工艺、吸波性能等。分析了改善材料的吸波性能的方法,可以通过表面改性、掺杂、微观结构调控的方式改性,从而提高电导率、磁导率等。对低频吸波材料的未来发展趋势提出了展望。吸波材料设计正在向“材料-结构-制造”一体化的方向发展,吸波材料目前正向着复合化、多元化、微型化、智能化的方向发展。

摘要：为实现航天器在轨结构变形高效计算,提出一种基于神经网络的结构变形反演方法:借助有限元分析法获得结构在不同温度载荷作用下的变形分布特征,并利用获取的数据对输入和输出间神经网络进行训练,获取高精度的代理模型。利用该模型,可以在轨测量的温度作为输入,实现对航天器结构全场变形的快速反演;可通过引入合适参数的高斯噪声,增强神经网络对于输入误差的适应能力;可用改进的连接权值分析方法,给出确定传感器数量下,实现变形反演精度最高的结构温度测点的布局优化方案。综上,该反演方法具有精度高、实时性强、受输入误差影响小等优点,其应用对于提升遥感卫星的成像质量具有重要意义。

摘要：自抗扰控制技术应用于航空发动机稳态燃油控制存在两个难点:发动机中的高频不确定动态导致扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)增益过高和名义控制系数整定困难。针对此现状,提出一种基于系统辨识的航空发动机稳态燃油自抗扰控制器。首先,使用经典Gram-Schmidt(Classical Gram-Schmidt, CGS)算法对控制系数和发动机未知动态进行辨识,将辨识信息加入ESO中设计改进ESO (Improved ESO,IESO),从而使总扰动中包含较少的高频动态,降低观测器增益。其次,基于IESO设计航空发动机稳态燃油自抗扰控制器,并根据辨识结果快速整定名义控制系数。最后,分析IESO观测误差的收敛性和闭环系统的稳定性。仿真结果表明,所提方法可以快速整定名义控制系数,有效降低观测器增益,进而提高系统的鲁棒性。

摘要：随着无人系统技术深入的发展,无人集群系统的海空跨域协同问题已成为当前的研究热点,本文针对海空协同下的多无人机(multi-UAVs)-多无人艇(multi-USVs)执行协同任务的前端协同航行问题,基于层次结构式领导-跟随策略开展了多无人机-多无人艇编队协同机制研究。本文首先建立了无人系统跨域集群编队运动模型,以描述跨域集群系统内各运动体的领导跟随关系;针对领航机-领航艇协同航迹规划问题,本文基于所建立的双层栅格化地图模型,建立了多约束条件下的航迹代价函数,并利用改进遗传算法进行求解;针对跨域集群编队协同运动控制问题,基于层次结构式Leader-Follower编队策略,设计了领航机-领航艇异构编队控制器与同构编队运动控制器,并利用模糊控制器对同构编队运动控制器进行了参数整定研究。最后,本文通过仿真实验验证了所设计的多无人机-多无人艇跨域集群协同机制的有效性。