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隔板对液体火箭发动机燃烧室声学模态特性的影响

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航空动力学报 2024年第4期39卷 234-243页

作者：张泽昊樊志伟董立宝何博聂万胜航天工程大学宇航科学与技术系北京101416

通过采用声学有限元法,求解带有平均流源项的亥姆霍兹方程,进而在考虑燃烧室高温、平均流场因素基础上分析了隔板结构参数对液体火箭发动机燃烧室声学模态特性影响规律。结果表明:增加隔板数目或长度,均会降低燃烧室1阶切向模态的特征频... 详细信息

通过采用声学有限元法,求解带有平均流源项的亥姆霍兹方程,进而在考虑燃烧室高温、平均流场因素基础上分析了隔板结构参数对液体火箭发动机燃烧室声学模态特性影响规律。结果表明:增加隔板数目或长度,均会降低燃烧室1阶切向模态的特征频率;存在最佳隔板数目4,使燃烧室1阶切向模态阻尼率最大;而隔板长度越长,1阶切向模态声压波腹的分布面积越小,阻尼率越大;隔板型式对燃烧室1阶切向模态特性影响较小。

关键词：隔板液体火箭发动机燃烧室声学模态特性亥姆霍兹方程

单喷嘴模型火箭发动机中高频不稳定燃烧的预测

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宇航学报 2024年第3期45卷 478-486页

作者：王治宇陈朋林伟仝毅恒郭康康黄卫东聂万胜航天工程大学宇航科学与技术系北京101416

为实现模型火箭发动机中高频不稳定燃烧的早期辨识和提前预测,建立了基于数据驱动的预测框架。该框架基于递归矩阵对燃烧噪声的非线性特征进行提取,并利用深度学习模型对这些特征进行训练和预测。以单喷嘴模型火箭发动机为例,基于热试... 详细信息

为实现模型火箭发动机中高频不稳定燃烧的早期辨识和提前预测,建立了基于数据驱动的预测框架。该框架基于递归矩阵对燃烧噪声的非线性特征进行提取,并利用深度学习模型对这些特征进行训练和预测。以单喷嘴模型火箭发动机为例,基于热试车试验中的动态压力信号数据,开展了高频不稳定燃烧的预测,可提前约35 ms预测不稳定燃烧的发生。共使用25组动态压力数据,其中包含了不同燃烧室构型的热试车试验数据。对预测框架进行交叉验证后,结果表明模型的预测准确率高于95%,说明了该预测框架的有效性和鲁棒性。

关键词：火箭发动机燃烧不稳定性深度学习混沌分析

内壁结构对气体中心式同轴离心喷嘴喷雾特性影响

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航空动力学报 2024年第5期39卷 284-298页

作者：高玉超楚威苏凌宇姜传金谢远仝毅恒航天工程大学宇航科学与技术系北京101416

通过改变气体中心式同轴离心喷嘴的气喷嘴内壁结构,分别对平滑内壁(A)、内壁加凹腔(B)和内壁加凸起(C)的3种喷嘴的喷雾特性进行了实验观测,同时为分析气喷嘴内壁结构改变引起的流场变化,在不考虑液相的情况下对纯气相流场进行了三维模... 详细信息

通过改变气体中心式同轴离心喷嘴的气喷嘴内壁结构,分别对平滑内壁(A)、内壁加凹腔(B)和内壁加凸起(C)的3种喷嘴的喷雾特性进行了实验观测,同时为分析气喷嘴内壁结构改变引起的流场变化,在不考虑液相的情况下对纯气相流场进行了三维模拟研究。结果表明:3种喷嘴的雾化锥角均随气体质量流率的增加而减小,随液体质量流率的增加而增大。气喷嘴内壁加凹腔,对喷嘴的雾化锥角、破碎长度以及自激振荡频率几乎没有影响;而气喷嘴内壁加凸起则对喷雾特性有显著影响。相同工况下,内壁加凸起会使气喷嘴出口的引射作用增强,雾化锥角减小,同时气液间更强的相互作用使喷雾破碎长度随之减小。喷雾自激振荡发生时,内壁凸起亦会导致喷雾自激振荡频率随之增大。3种喷嘴的自激振荡频率均随气体质量流率的增加而增大,并对3种喷嘴的喷雾自激振荡诱发及维持机理进行了分析。通过实验探究了不同凹腔、凸起大小对喷雾特性的影响,对于B喷嘴,其喷雾的雾化锥角、破碎长度几乎一致,自激振荡频率亦差别不大;C喷嘴的雾化锥角、破碎长度均小于B喷嘴,且随凸起的增大而减小,而自激振荡频率均大于B喷嘴,且随凸起的增大而增大。

关键词：气体中心式同轴离心喷嘴凹腔凸起雾化锥角破碎长度自激振荡

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基于涡旋光束的转动探测与成像技术研究进展

激光与光电子学进展 2024年

作者：丁友徐莉园刘通刘政良任元航天工程大学宇航科学与技术系航天工程大学基础部

涡旋光束是一种携带轨道角动量的结构光束，具有环状的强度分布和涡旋状的空间波前结构。独特的复振幅和轨道角动量使得涡旋光束在生物医学、大容量光通信、量子技术、光测量与成像等领域展现出巨大的应用潜力。在转动探测方面，涡旋光... 详细信息

涡旋光束是一种携带轨道角动量的结构光束，具有环状的强度分布和涡旋状的空间波前结构。独特的复振幅和轨道角动量使得涡旋光束在生物医学、大容量光通信、量子技术、光测量与成像等领域展现出巨大的应用潜力。在转动探测方面，涡旋光束在探测转动物体时会产生多普勒频移，检测该频移可以高效便捷地探测物体的旋转、进动等运动特征，对于识别目标的几何结构、运动特征和姿态信息等具有重要意义。在目标成像方面，涡旋光束携带的轨道角动量可用于数字螺旋成像，且不同模式的涡旋光是希尔伯特空间中一组正交完备的基矢，与单像素成像技术结合发展成为涡旋光束单像素复振幅成像技术，在天文观测、医学诊断等领域有重要研究价值。本文回顾了涡旋光转动探测与成像技术的研究进展，介绍了该技术的工作原理和最新研究成果，并对技术未来发展进行了讨论。

关键词：涡旋光束转动探测复振幅成像旋转多普勒效应轨道角动量

磁悬浮万向稳定平台平动动力学建模及其自抗扰控制方法

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：段乐强李磊王卫杰朱宏业庞维坤任元航天工程大学研究生院航天工程大学宇航科学与技术系航天工程大学基础部航天工程大学前沿基础交叉中心

针对空间激光通信等复杂航天任务对卫星平台高精高稳指向控制技术的迫切需求，开展球面磁悬浮万向稳定平台(MSUSP)构型设计与控制方法研究。首先，分析了MSUSP平台万向稳定悬浮特性，设计直角-正三棱锥构型的空间结构，建立了球面磁轴... 详细信息

针对空间激光通信等复杂航天任务对卫星平台高精高稳指向控制技术的迫切需求，开展球面磁悬浮万向稳定平台(MSUSP)构型设计与控制方法研究。首先，分析了MSUSP平台万向稳定悬浮特性，设计直角-正三棱锥构型的空间结构，建立了球面磁轴承三自由度动力学模型，通过坐标变换实现了磁轴承动子平动测量解耦。在此基础上，为了实现外部扰动条件下的磁轴承动子稳定控制，设计了基于坐标变换的三通道自抗扰控制器，将各通道之间的未建模动态及外部扰动当作合并外扰，进行跟踪、补偿，从而提高了扰动条件下控制器的快速性和稳定性。分析仿真结果表明，相较于传统方法，本方法平动阶跃响应时间缩短42.86%，在不同频率正弦扰动下的磁轴承动子抗干扰性均得到了大幅提升，证明了所提出方法的有效性和优越性。

关键词：磁悬浮万向稳定平台动力学建模扰动抑制坐标变换自抗扰控制器

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基于TLE数据的大气密度反演与校正

中国空间科学技术 2024年第1期44卷 54-64页

作者：张衷韬张亚坤王斌航天工程大学研究生院北京101400 航天工程大学电子与光学工程系北京101400

用于航天器轨道预报的热层密度模型普遍存在30%左右的误差,影响LEO卫星的精密轨道确定和载荷控制。基于低轨航天器平运动变化与大气密度的关系,使用GRACE(gravity recovery and climate experiment)卫星TLE数据反演2003、2007年沿轨大... 详细信息

用于航天器轨道预报的热层密度模型普遍存在30%左右的误差,影响LEO卫星的精密轨道确定和载荷控制。基于低轨航天器平运动变化与大气密度的关系,使用GRACE(gravity recovery and climate experiment)卫星TLE数据反演2003、2007年沿轨大气密度,通过比较反演值、模型值和实测值的关系分析误差产生原因,使用对数正态分布拟合密度比值。通过分析太阳辐射、地磁指数对大气密度变化的影响,提出一种基于空间环境指数的热层大气密度模型校正与预报方式。使用该方法对2003、2004、2007、2008年的MSIS86模型计算密度进行修正,将模型平均相对误差从33.33%~59.62%降低到11.55%~15.13%,太阳活动低年改进量是高年的1.5~2倍。对2009年经验模型结果进行预报校正,将预报误差降低36.49%,提高了模型精度。

关键词：热层密度反演 MSIS-86大气模型大气模型校正两行轨道根数空间环境指数

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遥感图像去噪方法研究综述

计算机工程与应用 2024年第15期60卷 55-65页

作者：王浩宇杨海涛王晋宇周玺璇张宏钢徐一帆航天工程大学研究生院北京101416 航天工程大学电子与光学工程系北京101416

成像环境的复杂性导致遥感图像中含有多种类型的噪声,通过对这些噪声的去除,可以有效提高后续工作的效率和精度。近年来,针对遥感图像的去噪方法逐渐成为图像处理领域中的研究热点。在吸收国内外众多学者研究工作的基础上,对可见光遥感... 详细信息

成像环境的复杂性导致遥感图像中含有多种类型的噪声,通过对这些噪声的去除,可以有效提高后续工作的效率和精度。近年来,针对遥感图像的去噪方法逐渐成为图像处理领域中的研究热点。在吸收国内外众多学者研究工作的基础上,对可见光遥感图像、红外遥感图像和SAR图像的去噪方法进行了系统性总结。介绍了遥感图像中噪声的主要来源及表现形式;列举了可用于遥感图像去噪方法研究的开源数据集和公开数据平台;根据处理域的不同,阐述了传统遥感图像去噪方法的优势和局限性。对基于深度学习的前沿遥感图像去噪方法进行了重点介绍,总结了其主要创新和不足之处。最后,对遥感图像去噪任务所面临的难题和未来发展方向进行了分析与展望。

关键词：遥感图像图像去噪数据集深度学习

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面向EUV光源的实验流体力学研究进展

力学进展 2024年第1期54卷 138-172页

作者：邓巍巍翟天琪高立豪许晟昊赵新彦刘艳初南方科技大学力学与航空航天工程系

EUV (极紫外)光源是EUV光刻机的核心部件,其原理是基于纳秒脉冲激光轰击锡液滴靶产生的等离子体辐射发光. EUV光源本质是一种流体光源,涉及丰富而复杂的流体力学基本问题,跨越从皮秒到毫秒的四个特征时间尺度.本文综述了面向EUV光源的... 详细信息

EUV (极紫外)光源是EUV光刻机的核心部件,其原理是基于纳秒脉冲激光轰击锡液滴靶产生的等离子体辐射发光. EUV光源本质是一种流体光源,涉及丰富而复杂的流体力学基本问题,跨越从皮秒到毫秒的四个特征时间尺度.本文综述了面向EUV光源的实验流体力学研究进展.首先根据靶的类型,分别介绍了射流、液滴和液膜靶的生成与调控基本原理和技术路线.之后对三种靶与激光相互作用过程的特征时刻与典型现象进行了梳理,重点放在各个特征时间尺度内激光轰击液滴靶的研究进展,总结了不同参数激光脉冲轰击后靶的推进、变形和破碎规律.最后对EUV光源中值得重点关注的实验流体力学关键问题进行了总结和展望,提出改善激光等离子体EUV光源稳定性、亮度和寿命需要从以下三方面持续开展研究:高频率、小直径、长间距液滴靶串的精准生成和调控,激光辐照产生等离子体的膨胀和辐射规律,以及液滴靶变形破碎机理和碎屑抑制、收集及清洁技术.

关键词： EUV 激光实验流体力学等离子体

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面向合作目标的多无人机时钟同步算法

中国惯性技术学报 2024年第6期32卷 572-578页

作者：杨雪榕王龙飞袁冉慧单上求中山大学航空航天学院深圳518107 航天工程大学宇航科学与技术系北京101416

针对具有随机通信时延的无人机集群的分布式时钟同步问题,提出一种基于合作目标的多无人机时钟同步算法。结合合作目标的运动参数信息和状态估计信息,将时钟同步问题转换成时钟偏差和时钟漂移估计问题,给出了基于优化的同步时间估计方法... 详细信息

针对具有随机通信时延的无人机集群的分布式时钟同步问题,提出一种基于合作目标的多无人机时钟同步算法。结合合作目标的运动参数信息和状态估计信息,将时钟同步问题转换成时钟偏差和时钟漂移估计问题,给出了基于优化的同步时间估计方法,并通过最大似然估计方法校准时钟偏移和时钟漂移。最后,针对线性和非线性观测模型以及不同的观测噪声法方差进行了仿真。仿真结果表明,所提算法具有较高的时钟同步精度,初始偏差估计误差可稳定在毫秒级别,时钟速率估计误差可稳定在0.2 ms/s,且观测噪声方差越小的情况下精度越高。所提方法对随机通信时延、节点故障和动态拓扑情况具有良好的鲁棒性,可有效实现无人机集群在GNSS拒止环境中的时钟同步。

关键词：时钟同步多无人机合作目标分布式网络最大似然估计