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利用冗余扩展余弦字典的复杂动载荷识别研究

振动工程学报 2024年第3期37卷 512-521页

作者：何文博许步锋冯振宇石张昊解江王伟中国民航大学安全科学与工程学院民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300

针对真实测量噪声影响下复杂动载荷识别精度低的问题,提出了一种基于冗余扩展余弦字典的L1范数正则化载荷识别方法。根据系统响应与外部动载荷的卷积关系,建立用于载荷识别的离散系统控制方程;选择与动载荷相适应的离散余弦基函数进行... 详细信息

针对真实测量噪声影响下复杂动载荷识别精度低的问题,提出了一种基于冗余扩展余弦字典的L1范数正则化载荷识别方法。根据系统响应与外部动载荷的卷积关系,建立用于载荷识别的离散系统控制方程;选择与动载荷相适应的离散余弦基函数进行时延扩展,构造了扩展余弦字典与Db10小波字典相级联的冗余扩展字典,对复杂载荷进行稀疏表示;使用L1范数正则化方法求解稀疏表示系数,基于改进L曲线准则获取最优正则化参数,通过在GARTEUR飞机模型上试验得到的响应数据,实现不同噪声水平下对拍频载荷与连续冲击载荷时间历程的识别。试验研究结果表明:本文提出的冗余扩展余弦字典对拍频载荷与连续冲击载荷的表示稀疏性高,基于冗余扩展余弦字典的L1范数正则化载荷识别方法的识别精度高、抗噪性能好。

关键词：载荷识别冗余字典 L1范数正则化方法稀疏表示

机载时间敏感网络链路安全关键度均衡调度方法

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航空学报 2024年第6期45卷 309-322页

作者：赵长啸戴骏董方正李道俊中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300

针对机载时间敏感网络中多数据混传可能导致的风险汇集问题,综合考虑机载网络中数据传输的的实时性与安全性需求,提出了一种链路安全关键度均衡的调度方法。基于专家评价与熵权法完成系统任务安全关键度量化,通过任务映射表征链路安全... 详细信息

针对机载时间敏感网络中多数据混传可能导致的风险汇集问题,综合考虑机载网络中数据传输的的实时性与安全性需求,提出了一种链路安全关键度均衡的调度方法。基于专家评价与熵权法完成系统任务安全关键度量化,通过任务映射表征链路安全关键度,构建机载TSN链路安全关键度均衡的调度模型;基于配合约束规划的方法构建了链路安全关键度均衡调度方法(LSCB),LSCB调度方法对链路安全关键度的均衡作用与LB方法和SP方法相比,在任务数为50的场景中分别提升了7.1%和25%,在任务数为100的场景中分别提升了17%和18%。研究结果表明LSCB在保证任务传输延迟上界的基础上,可有效缓解风险汇集。

关键词：航空电子机载网络时间敏感网络任务调度分布式综合化航电系统适航

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北斗三号仅用作追踪的机载设备适航要求分析

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1162-1175页

作者：马振洋周中华张帆王鹏柯炳清中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 航天恒星科技有限公司北京100094

随着北斗三号卫星导航系统服务正式开通,北斗二号相关适航标准已无法满足当前机载设备应用场景需求,严重制约了北斗在民航领域的应用进程,急需开展北斗三号相应标准的研究与制定。针对北斗在民用航空器中应用第1阶段“仅用作航空器追踪... 详细信息

随着北斗三号卫星导航系统服务正式开通,北斗二号相关适航标准已无法满足当前机载设备应用场景需求,严重制约了北斗在民航领域的应用进程,急需开展北斗三号相应标准的研究与制定。针对北斗在民用航空器中应用第1阶段“仅用作航空器追踪”,对北斗二号与北斗三号开展差异性分析,提出标准修订总体方案,综合考虑适航安全性、机载设备应用场景,结合工业实践,根据设备构型提出指标修订方案,形成审定要素及符合性方法建议,为设备研发与适航取证提供标准支持。仿真分析了设备天线增益、卫星可见性等关键参数,验证了所修订技术指标的正确性。

关键词：技术标准规定北斗三号航空器追踪定位短报文适航

航空发动机电子控制器的高强辐射场干扰及防护

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 46-55页

作者：肖国松刘家豪马振洋史春蕾中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300

针对航空发动机电子控制器(EEC)易受高强辐射场(HIRF)干扰问题,以ZF-M600型EEC为研究对象,通过三维电磁仿真软件CST对EEC建模并进行平面波辐照仿真,模拟HIRF对EEC的干扰效应,仿真结果表明,HIRF可以通过孔缝耦合进入EEC内部并在腔体内部... 详细信息

针对航空发动机电子控制器(EEC)易受高强辐射场(HIRF)干扰问题,以ZF-M600型EEC为研究对象,通过三维电磁仿真软件CST对EEC建模并进行平面波辐照仿真,模拟HIRF对EEC的干扰效应,仿真结果表明,HIRF可以通过孔缝耦合进入EEC内部并在腔体内部产生谐振,谐振频率处电场强度显著增加。依据RTCA DO-160G在400 MHz~4 GHz开展EEC辐射敏感度试验,试验结果表明:EEC失效频点为2.40 GHz和3.48 GHz,敏感模块为模拟量输入输出模块,敏感现象为模拟量数据丢失。EEC失效频点与谐振频率接近,说明EEC失效与腔体谐振有关,在EEC内部贴装吸波材料并进行仿真,分析吸波材料的放置方式和厚度对EEC谐振电磁干扰强度的影响,仿真结果表明,贴装吸波材料可以有效抑制谐振电磁干扰。

关键词：发动机电子控制器高强辐射场辐射敏感度谐振频率电磁防护

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仿生人字形沟槽阵列控制翼型失速的数值研究

航空动力学报 2024年

作者：张鹏程日新李永宏孙毅刚中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室中国民航大学航空工程学院

以NACA0012翼型为研究对象，通过数值模拟的方法探究了仿生人字形沟槽阵列对大攻角下翼型失速的控制规律及物理机制。人字形沟槽阵列布置在翼型上表面尾缘，并探究了沟槽深度以及沟槽偏转角对翼型失速控制效果的影响，结果显示：不同设... 详细信息

以NACA0012翼型为研究对象，通过数值模拟的方法探究了仿生人字形沟槽阵列对大攻角下翼型失速的控制规律及物理机制。人字形沟槽阵列布置在翼型上表面尾缘，并探究了沟槽深度以及沟槽偏转角对翼型失速控制效果的影响，结果显示：不同设计的人字形沟槽阵列均可以有效拓宽翼型的稳定工作范围，深度仅为0.00135倍弦长且偏转角为45度的沟槽阵列可以使翼型稳定工作范围拓宽28.57%。流场细节表明：在沟槽内小尺度涡流的积聚效应以及沟槽上方展向迁移流动的共同作用下，翼型汇聚线附近形成了一对强度相同方向相反的诱导涡，这加强了附面层与主流的掺混，使附面层获得足够的能量用于抵抗大攻角工况下的逆压力梯度，有效延缓了翼型失速。

关键词：翼型失速流动控制人字形沟槽阵列涡流发生器附加损失

基于非线性热响应的玻璃纤维/乙烯基酯复合材料拉伸响应预报方法

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航空材料学报 2024年

作者：李翰曾繁瑞魏鹏冯振宇中国民航大学安全科学与工程学院民航航空器适航审定技术重点实验室

为探究复合材料结构在火灾条件下的力学响应，建立考虑基体热解和纤维软化效应的复合材料热-拉伸响应模型，通过多维数组运算对非线性方程组进行求解，研究高温下玻璃纤维/乙烯基酯复合材料的拉伸性能变化规律、预测玻璃纤维/乙烯基酯... 详细信息

为探究复合材料结构在火灾条件下的力学响应，建立考虑基体热解和纤维软化效应的复合材料热-拉伸响应模型，通过多维数组运算对非线性方程组进行求解，研究高温下玻璃纤维/乙烯基酯复合材料的拉伸性能变化规律、预测玻璃纤维/乙烯基酯复合材料在不同拉伸载荷和单侧热流工况下的失效时间。结果表明：建立的非线性热-拉伸性响应模型，能够有效预测乙烯基酯及玻璃纤维/乙烯基酯复合材料在单侧恒定热流下的拉伸性能。通过模型预测曲线可知，玻璃纤维/乙烯基酯复合材料拉伸强度随温度的下降主要分为两个阶段：第一阶段为其在玻璃化转变温度附近快速下降；第二阶段为材料基体完全玻璃化转变后，玻璃纤维/乙烯基酯复合材料拉伸强度的缓慢下降。另外，随着拉伸载荷的增加，玻璃纤维/乙烯基酯复合材料失效时间迅速缩短，且失效时间随拉伸载荷变化情况在不同热流密度下具有相同的趋势。在相同拉伸应力下，热流密度的下降可延长材料的失效时间。在80%室温强度的拉伸应力下，层合板在10 kW/m2下的失效时间较75 kW/m2延长了300 s。在10 kW/m2条件下，施加拉伸应力低于50%室温强度时，层合板在长时间内不会发生失效。

关键词：玻璃纤维/乙烯基酯复合材料高温拉伸性能失效时间热响应数值计算

Inconel 713LC铸造高温合金微束等离子弧焊接裂纹形成机理及抑制

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焊接学报 2024年第6期45卷 39-45页

作者：贾鹏薛纪远刘昱乾王志平中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室天津300300

针对Inconel 713LC铸造高温合金焊接增材时热影响区易产生裂纹这一问题,采用微束等离子弧焊接技术,运用扫描电镜和能谱仪对裂纹的微观形貌、合金元素分布进行分析,探究合金热影响区焊接裂纹的形成机理,研究裂纹抑制技术.结果表明,热影... 详细信息

针对Inconel 713LC铸造高温合金焊接增材时热影响区易产生裂纹这一问题,采用微束等离子弧焊接技术,运用扫描电镜和能谱仪对裂纹的微观形貌、合金元素分布进行分析,探究合金热影响区焊接裂纹的形成机理,研究裂纹抑制技术.结果表明,热影响区焊接裂纹的出现主要是受焊接热输入作用晶间碳化物发生部分溶解和液化形成液相,同时晶粒受热长大推动原始晶界发生移动后与液相交汇形成更大面积的液相,晶粒及晶界中的Nb元素、Mo元素和Ti元素等合金元素向液相偏聚,液相冷却凝固后形成尺寸超过10μm的碳化物,在焊接热应力作用下裂纹萌生于碳化物周围并沿晶界扩展,焊接裂纹数量和尺寸均随着热输入的增大而增大.通过脉冲焊接降低焊接热输入,热影响区的高温停留时间变短,降低焊接过程中热影响区合金元素的偏聚,减少合金中有害碳化物的长大,抑制裂纹生成;对铸态母材进行固溶处理后,合金元素偏聚得到均匀化处理,母材硬度下降,塑性得以改善,减弱了合金元素的富集倾向,降低了焊接时的裂纹敏感性.

关键词：焊接裂纹微束等离子弧元素偏聚脉冲焊接固溶处理

基于赫兹接触模型的发动机封严涂层碰磨力计算与优化

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表面技术 2024年第5期53卷 184-193页

作者：丁坤英裴祥忠刘子剑王梦潇贾治豪中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点试验室天津300300

目的提高航空发动机的推进效率,在压气机机匣上喷涂可以减少叶尖径向间隙的封严涂层。叶尖与涂层之间的碰磨力会导致涂层脱落,且会击伤叶片,需要对碰磨力进行分析。方法采用大气等离子喷涂技术制备4种不同硬度的AlSi-PHB(聚苯酯)封严涂... 详细信息

目的提高航空发动机的推进效率,在压气机机匣上喷涂可以减少叶尖径向间隙的封严涂层。叶尖与涂层之间的碰磨力会导致涂层脱落,且会击伤叶片,需要对碰磨力进行分析。方法采用大气等离子喷涂技术制备4种不同硬度的AlSi-PHB(聚苯酯)封严涂层,通过表面硬度测试、弹性模量测试和高速碰磨试验,分别评价封严涂层的硬度、弹性模量,以及在高速碰磨过程中不同工况下涂层受到的碰磨力;基于赫兹接触模型对叶尖与涂层之间的碰磨力进行计算,通过激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对碰磨后的涂层和叶尖进行分析,同时根据接触面形态特征和温度特征对赫兹模型进行优化。结果碰磨力与涂层的硬度、叶尖转速、叶尖切入速率有关,复杂的接触表面形貌和摩擦升温会导致理论计算值与实验值之间出现偏差。结论通过优化叶尖和涂层的接触系数,同时考虑摩擦升温对涂层弹性模量的影响,可将不同工况下碰磨力计算值与测量值之间的偏差控制在1%~11%,这项研究对于指导航空发动机封严涂层的设计具有重要意义。

关键词：封严涂层大气等离子喷涂高速碰磨赫兹模型摩擦升温优化系数

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运行时保证技术研究现状与发展综述

计算机应用 2024年

作者：董磊王琦陈曦刘嘉琛民航航空器适航审定技术重点实验室(中国民航大学) 中国民航大学科技创新研究院中国民航大学安全科学与工程学院

人工智能、大数据、云计算等先进技术发展突飞猛进的同时，它们自身具有的难解释、难认证等问题限制了在各行业的实际应用。而运行时保证技术（RTA）通过监控系统状态实现了功能之间的切换，化“复杂”为“简单”，初步解决了一些复杂... 详细信息

人工智能、大数据、云计算等先进技术发展突飞猛进的同时，它们自身具有的难解释、难认证等问题限制了在各行业的实际应用。而运行时保证技术（RTA）通过监控系统状态实现了功能之间的切换，化“复杂”为“简单”，初步解决了一些复杂系统行为难预测、难解释、不安全、非预期结果的问题，在未来有着广阔的发展前景。首先，回顾了运行时保证技术的发展历程；其次，在描述了运行时保证的基本原理架构以及切换逻辑的基础上，对当前运行时保证在智能航空、无人机、智能航天、自动驾驶汽车领域及信息物理系统和安全强化学习应用研究现状进行了系统梳理；最后，对运行时保证技术的发展前景进行了展望，为研究者了解最新的运行时保证技术研究动态、发展趋势提供参考。

关键词：运行时保证复杂功能切换逻辑替换认证智能航空