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基于中国鸟情的鸟撞适航条款充分性和适宜性

北京航空航天大学学报 2024年第9期50卷 2810-2818页

作者：陆晓华蔡景张柱国张迎春南京航空航天大学民航学院南京211106 中国民用航空上海航空器适航审定中心上海200335

以中国民航近十余年运输类飞机鸟撞信息为数据源,利用混合威布尔函数拟合鸟撞能量分布,并应用列文伯格-马夸尔特(L-M)寻优算法得到更为精确的拟合分布参数估计值。对照安全性指标,通过鸟撞能量分布函数评估出现有鸟撞适航条款对机翼而... 详细信息

以中国民航近十余年运输类飞机鸟撞信息为数据源,利用混合威布尔函数拟合鸟撞能量分布,并应用列文伯格-马夸尔特(L-M)寻优算法得到更为精确的拟合分布参数估计值。对照安全性指标,通过鸟撞能量分布函数评估出现有鸟撞适航条款对机翼而言是具有充分性和适宜性的,对尾翼而言具有充分性但过于保守。以发生灾难性事故的安全性指标为依据,中国鸟情环境下机翼结构抗鸟撞鸟体质量最低适航要求为1.218 kg;同时验证了美国联邦航空局(FAA)在美国鸟情环境下提高机翼结构抗鸟撞鸟体质量最低适航要求的愿景(约3.6 kg),证明了基于两重两参数混合威布尔分布的鸟撞冲击能量统计分析方法的有效性及结果的可信度,为中国民航自主修订相关适航条款修订提供了理论依据和实践参考。

关键词：鸟情环境适航条款鸟撞能量分布评估充分性适宜性安全性指标

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涉水锂离子电池的腐蚀与析氢风险研究

北京航空航天大学学报 2024年第7期50卷 2083-2092页

作者：张青松李东琪连晓雪中国民航大学民航热灾害防控与应急重点实验室天津300300 中国民航大学理学院天津300300

锂离子电池涉水事件频发,特别是沿海地区及海事应用方面常常遇到高盐度涉水事件。以18650型电池为样本,进行不同盐度条件下涉水锂离子电池的腐蚀与析氢风险实验研究。结果表明:锂离子电池涉水时首先发生电解和电化学腐蚀现象,盐度越高,... 详细信息

锂离子电池涉水事件频发,特别是沿海地区及海事应用方面常常遇到高盐度涉水事件。以18650型电池为样本,进行不同盐度条件下涉水锂离子电池的腐蚀与析氢风险实验研究。结果表明:锂离子电池涉水时首先发生电解和电化学腐蚀现象,盐度越高,这种现象越显著;腐蚀主要发生在阳极帽处,随着腐蚀进行,腐蚀孔向内部深入,直至电池彻底损坏;涉水中锂离子电池的质量损失速率与电压降呈正相关关系;腐蚀产物主要为氢氧化亚铁、氢氧化铁和氢氧化铝;涉水过程中阴极析出大量氢气,氢气产生速率与盐溶液浓度呈正相关关系;对于较封闭的应用环境极易达到氢气爆炸下限;轻度腐蚀后电池热失控过程的喷射程度较为剧烈,燃爆危险性较高;而过度腐蚀则会直接破坏电池结构,进而使电池完全失效。

关键词：锂离子电池安全涉水电池性能热失控析氢

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面向多维时间序列异常检测的时空图卷积网络

西安电子科技大学学报 2024年第3期51卷 170-181页

作者：王静何苗苗丁建立李永华中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学信息安全测评中心天津300300 中国民航大学计算机科学与技术学院天津300300

针对现有多维时间序列异常检测模型对局部和全局时空依赖性捕获能力不足的问题,提出一种基于时空图卷积网络的多维时间序列异常检测模型。首先,在时间维度上利用扩张因果卷积和多头自注意力机制,分别捕获短期和长期时间依赖性,并且引入... 详细信息

针对现有多维时间序列异常检测模型对局部和全局时空依赖性捕获能力不足的问题,提出一种基于时空图卷积网络的多维时间序列异常检测模型。首先,在时间维度上利用扩张因果卷积和多头自注意力机制,分别捕获短期和长期时间依赖性,并且引入通道注意力来学习不同通道的重要性权重;其次,在空间维度上利用静态图学习层根据节点嵌入构建静态图邻接矩阵,旨在捕获多维时间序列数据的全局空间依赖性,同时利用动态图学习层构建一系列演化的图邻接矩阵,旨在建模局部动态的空间依赖性;最后,联合优化重构模型和预测模型,通过重构误差和预测误差计算异常分数,然后比较阈值和异常分数的关系,进而检测异常。在MSL、SMAP和SWaT三个公开数据集上的实验结果表明,该模型在异常检测性能指标F1分数方面优于OmniAnomaly、MTAD-GAT和GDN等相关的基线模型。

关键词：图卷积网络时空依赖多维时间序列异常检测

基于相依失效的“空-基-地”编队可靠性分析

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兵器装备工程学报 2024年第7期45卷 19-27页

作者：李耀华刘肖迪路向阳王洁中国民航大学交通科学与工程学院天津300300 中原工学院电子信息学院郑州451191

针对大规模多域无人设备之间难以进行可靠性分析的问题,根据实际“空-基-地”分布式协同编队特征,提出了一种基于多域无人平台运作规则与层网络间逻辑连接失效关系的空基地集群编队可靠性分析算法。用空中网络、通信网络、地面网络组成... 详细信息

针对大规模多域无人设备之间难以进行可靠性分析的问题,根据实际“空-基-地”分布式协同编队特征,提出了一种基于多域无人平台运作规则与层网络间逻辑连接失效关系的空基地集群编队可靠性分析算法。用空中网络、通信网络、地面网络组成的3层轻量化方格拓扑结构代替现实中的集群,在综合考虑随机攻击、蓄意攻击以及区域失效关系、关联失效关系、级联失效关系等依赖关系的条件下设计算法,以网络中最大连通子图为可靠性测度,进行不同编队状态及编队形式下的网络可靠性分析。最后与标准仿真平台进行对比,试验结果验证了算法的可行性、快速性以及资源占用率小等优势。该研究为提升多域无人平台协同编队时的可靠性及相关的防控策略的研究提供了研究基础。

关键词：协同编队网络可靠性相依网络相依失效多异构系统

融合注意力机制的轻量化航空发动机表面缺陷检测算法

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航空动力学报 2024年

作者：李耀华刘传召中国民航大学交通科学与工程学院

针对航空发动机表面缺陷检测算法参数量大、网络复杂度高以及可移植性低的问题，基于YOLOv5s提出一种融合注意力机制的轻量化WGS-YOLO缺陷检测算法。算法使用ShuffleNet V2网络构建单元重构骨干网络，降低网络复杂度；提出AW-CBAM注意... 详细信息

针对航空发动机表面缺陷检测算法参数量大、网络复杂度高以及可移植性低的问题，基于YOLOv5s提出一种融合注意力机制的轻量化WGS-YOLO缺陷检测算法。算法使用ShuffleNet V2网络构建单元重构骨干网络，降低网络复杂度；提出AW-CBAM注意力机制，能够同时分别提取通道注意力特征和空间注意力特征，并通过可学习权重系数动态调节两种特征的权重占比，使网络更加关注输入特征图的全局信息，将其应用在骨干网络中，以提升网络的表征能力和泛化能力；在颈部网络中通过引入深度可分离卷积和Ghost卷积设计了轻量化GS-C3模块，实现对输入特征图的特征浓缩，有效捕捉输入特征中的重要信息。实验结果表明：WGS-YOLO算法识别精确度为92.0%，相较于基准网络提高了2.1%，而网络参数量减少了55.3%，计算量降低了57%。因此，所提算法满足网络轻量化的设计需求，可有效检测航空发动机主要表面缺陷。

关键词：航空发动机表面缺陷检测 YOLOv5s 轻量化注意力机制

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无迹粒子滤波跟踪的发动机性能退化预测

机械设计与制造 2024年第9期403卷 378-384页

作者：李耀华沈泽汉中国民航大学航空工程学院天津300300

针对航空发动机性能退化预测问题,这里提出了一个结合多阶段有效传感器融合的无迹粒子滤波发动机剩余寿命预测模型。模型针对数据融合,基于累积方差贡献率动态更新各个退化阶段的有效传感器,得到更符合实际情况的退化状态健康指标,然后... 详细信息

针对航空发动机性能退化预测问题,这里提出了一个结合多阶段有效传感器融合的无迹粒子滤波发动机剩余寿命预测模型。模型针对数据融合,基于累积方差贡献率动态更新各个退化阶段的有效传感器,得到更符合实际情况的退化状态健康指标,然后应用无迹粒子滤波算法更新模型时变参数以实现发动机健康指标和剩余寿命的提前预测。这里采用发动机性能退化仿真实验数据集进行数据分析和验证。结果表明,所提出的基于方差贡献率的分阶段非线性融合方法,可以减少退化量中的冗余数据影响。所引用的无迹粒子滤波算法,有效解决了传统滤波算法中的粒子退化、结果发散问题。相较于一般的滤波方法在最终预测结果上,绝对误差减少7个周期,精度提高了3.6%,加强了粒子的跟踪能力,提高了目标跟踪的精度。为航空发动机的健康管理和可靠性评估提供参考依据。

关键词：方差贡献率非线性融合性能退化预测无迹粒子滤波航空发动机

基于改进GWO–SVR算法的锂电池剩余寿命预测

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工程科学学报 2024年第3期46卷 514-524页

作者：金辉胡寅逍葛红娟郝志鹏曾郑志远唐泽鹏南京航空航天大学民航学院南京211106 中国民航科学技术研究院北京100028

锂离子电池性能优越,已在B787等机型上得到应用.锂离子电池性能随着使用次数增加而衰退,准确预测锂电池剩余使用寿命从而及时维护/更换,对航班安全飞行具有重要意义.面向锂离子电池剩余寿命预测问题,本文采用容量增量分析等方法提取特征... 详细信息

锂离子电池性能优越,已在B787等机型上得到应用.锂离子电池性能随着使用次数增加而衰退,准确预测锂电池剩余使用寿命从而及时维护/更换,对航班安全飞行具有重要意义.面向锂离子电池剩余寿命预测问题,本文采用容量增量分析等方法提取特征,基于灰色关联分析计算特征与电池容量的关联程度并筛选特征,提出一种基于改进灰狼优化算法(Improved grey wolf optimization, IGWO)和支持向量回归(Support vector regression, SVR)的锂离子电池剩余寿命预测方法.作为近年研究热点的灰狼优化(Grey wolf optimization, GWO)算法寻优性能出色,但是在应用中容易陷入局部最优.针对此问题,IGWO对GWO算法中的位置更新方程进行优化,对狼群中的个体添加了记忆与飞行功能,增强了算法全局搜索和收敛能力;同时基于Skew Tent映射产生混沌序列,优化狼群初始位置分布.基于标准测试函数对比GWO和IGWO算法的寻优能力,结果表明IGWO算法的收敛速度和寻优效果更好,能够避开GWO陷入的局部最优,在部分测试函数上将寻优精度提升了几十个数量级;基于NASA锂离子电池数据集开展IGWO–SVR、GWO–SVR和SVR的剩余寿命预测能力对比实验,结果证明IGWO–SVR能够有效提高预测精度,与GWO–SVR相比预测均方根误差值降低了10%以上.

关键词：锂离子电池剩余寿命预测容量增量分析改进灰狼优化算法支持向量回归

民机铝合金蒙皮表面漆层激光清洗仿真与实验研究

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中国激光 2024年第16期51卷 133-146页

作者：张天刚李昱邹俊豪张志强刘亚楠中国民航大学航空工程学院天津300300 哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了进一步阐明铝合金表面丙烯酸聚氨酯漆层的激光清洗机制,揭示扫描速度对激光除漆的影响规律,首先采用万能试验机测定了漆层强度极限,结合多种技术手段分析研究了单脉冲热-力耦合COMSOL仿真与清洗实验结果,探究了四种扫描速度(1000、... 详细信息

为了进一步阐明铝合金表面丙烯酸聚氨酯漆层的激光清洗机制,揭示扫描速度对激光除漆的影响规律,首先采用万能试验机测定了漆层强度极限,结合多种技术手段分析研究了单脉冲热-力耦合COMSOL仿真与清洗实验结果,探究了四种扫描速度(1000、900、800、700 mm/s)下除漆表面宏微观形貌及成分变化。结果显示:单脉冲除漆凹坑内存在明显分层与碎裂,除漆最大深度和宽度分别为34.3μm和125μm;漆层强度极限为2.68×10~7 Pa,与热应力仿真结果接近;随着扫描速度逐步降低,漆层去除深度不断增大,氧化膜逐步显现,面漆着色剂(β型铜酞菁)与漆层功能性氧化粒子的沉积量逐渐增加。研究表明:单脉冲激光除漆过程主要包括烧蚀、热应力和等离子体冲击三种除漆机制;随着扫描速度的逐渐降低,烧蚀除漆效果逐渐增强,等离子体冲击除漆效果逐步减弱,热应力除漆效果保持不变。

关键词：激光技术激光清洗铝合金丙烯酸聚氨酯漆层扫描速度除漆机制

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网络视角下航空公司竞争态势及影响因素研究

复杂系统与复杂性科学 2024年第1期21卷 66-73,84页

作者：汪瑜雷迪于娇娇温国兵中国民用航空飞行学院经济与管理学院四川广汉618307

为剖析疫情时期中国国内主要客运航空公司竞争格局和竞争优势的影响因素,利用TOPSIS-熵值法和修正Huff模型量化航空公司在航线上的竞争优势强度,构建基于优势强度的航空公司-航线赋权二分网络,从网络的视角对航空公司竞争优势市场划分... 详细信息

为剖析疫情时期中国国内主要客运航空公司竞争格局和竞争优势的影响因素,利用TOPSIS-熵值法和修正Huff模型量化航空公司在航线上的竞争优势强度,构建基于优势强度的航空公司-航线赋权二分网络,从网络的视角对航空公司竞争优势市场划分及其静态特征进行研究,利用Tobit回归模型剖析竞争优势的影响因素。研究表明:在疫情时期航空公司多市场接触程度较低,三大航空公司竞争优势明显,其优势在城市分布上差异巨大,主要集中在其基地城市。Hu、3u等航空公司在市场竞争中优势不明显,更多表现为竞争且主要围绕沿海二线城市展开;航空公司竞争优势受到多因素共同制约,疫情时期收益更多表示成本控制的能力,低成本航空公司9C相较Hu、3C等航空公司更具优势。

关键词：竞争态势航空公司-航线赋权二分网络 TOPSIS-熵值法修正Huff模型社团 Tobit模型