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一种基于MISOCP的复杂绕飞区轨迹优化方法

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宇航学报 2024年第5期45卷 720-730页

作者：陈扬梁卓吕瑞喻涛张雪婷中国运载火箭技术研究院北京100076

针对复杂绕飞问题,为提升优化方法的全局寻优能力,提出一种基于混合整数二阶锥规划(MISOCP)的迭代求解算法。首先,定量分析了传统序列凸化方法处理绕飞区(NFZ)约束产生的误差;随后,为消除误差,利用整数变量结合自变量变换将绕飞区约束... 详细信息

针对复杂绕飞问题,为提升优化方法的全局寻优能力,提出一种基于混合整数二阶锥规划(MISOCP)的迭代求解算法。首先,定量分析了传统序列凸化方法处理绕飞区(NFZ)约束产生的误差;随后,为消除误差,利用整数变量结合自变量变换将绕飞区约束转化为混合整数线性约束;最后,将原问题转化为MISOCP问题,并设计了迭代算法进行求解。仿真表明,本方法全局寻优能力强,且求解时间仅为GPOPS的20%。对随机生成的复杂绕飞场景,本方法鲁棒性较好,且平均求解时间在10 s量级。

关键词：飞行器轨迹优化二阶锥规划复杂绕飞区路径决策

中间层材料Fe和Nb对高强钛-钢复合管界面及剪切强度的影响

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金属学报 2024年第1期60卷 117-128页

作者：程磊张旭航韩盈程志诚余伟北京科技大学工程技术研究院北京100083

开发高强钛-钢复合管对于装备轻量化的研究具有重要意义。本工作采用高温挤压工艺制备以高强CrMo钢和TC11钛合金为基材的钛-钢复合管,研究了中间层材料Fe和Nb对高强钛-钢复合界面反应产物和结合强度的影响,并从界面扩散和组织演变的角... 详细信息

开发高强钛-钢复合管对于装备轻量化的研究具有重要意义。本工作采用高温挤压工艺制备以高强CrMo钢和TC11钛合金为基材的钛-钢复合管,研究了中间层材料Fe和Nb对高强钛-钢复合界面反应产物和结合强度的影响,并从界面扩散和组织演变的角度分析其断裂机制。结果表明:Fe中间层挤压态样品能够保持较高的剪切强度(185 MPa),在热处理过程中,Fe中间层析出的M_(23)C_(6)及钛基材的再结晶过程,导致界面剪切强度显著下降(70 MPa);Nb中间层920和970℃挤压态样品分别沿钢-Nb界面和Nb-钛界面断裂,这分别与钢-Nb界面处膜状NbC层的破裂和Nb-钛界面处β-Ti层的不连续特征相关,热处理后扩散修复的NbC层可使920℃挤压样品剪切强度从挤压态的131 MPa提升至170 MPa,而970℃挤压样品界面处不连续的β-Ti层以及Ti_(0.86)Al_(0.11)Nb_(0.03)析出颗粒的回溶,使其界面强度反而下降。综合界面反应和组织转变特征,明确了含2种中间层高强钛-钢复合管的微观断裂机制。

关键词：钛-钢复合管高温挤压中间层剪切强度析出

PBAT含量对PLA基可降解共混切片及复合熔喷非织造布性能的影响

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材料工程 2024年第3期52卷 82-89页

作者：和玉光郝思嘉田俊鹏杨程中国航发北京航空材料研究院北京100095 北京石墨烯技术研究院有限公司北京100094

以聚乳酸(PLA)为基体,聚己二酸-对苯二甲酸-丁二酯(PBAT)为增韧剂,聚乙二醇(PEG)为增塑增容剂,利用双螺杆造粒机,通过熔融共混的方法制备了不同PBAT含量的PLA/PBAT/PEG共混切片,并对共混切片的熔融指数、热稳定性、脆断截面的微观形貌... 详细信息

以聚乳酸(PLA)为基体,聚己二酸-对苯二甲酸-丁二酯(PBAT)为增韧剂,聚乙二醇(PEG)为增塑增容剂,利用双螺杆造粒机,通过熔融共混的方法制备了不同PBAT含量的PLA/PBAT/PEG共混切片,并对共混切片的熔融指数、热稳定性、脆断截面的微观形貌进行了分析,结果表明:PEG对PLA/PBAT复合基体增塑增容效果良好,使得PBAT可均匀分散在PLA基体中,呈现出典型的“海岛”结构,提高了PLA基体的韧性。利用往复式熔喷机,制备了PLA/PBAT/PEG复合熔喷非织造布。通过同步热分析仪、扫描电镜、电子万能试验机研究了PBAT含量对复合熔喷非织造布的热性能、微观结构和力学性能的影响。拉伸测试结果表明,适量的PBAT与PEG可以对PLA基复合熔喷非织造布起到协同增强增韧的作用,其中PLA-3(PBAT在PLA/PBAT复合基体中的质量分数为3%)复合熔喷非织造布与同工艺纯PLA熔喷非织造布相比,横向断裂强力提高48.8%,纵向断裂强力提高28.7%,横纵向断裂伸长率均提高一倍以上。

关键词： PLA PBAT 熔喷非织造布增强增韧

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星载光子计数激光测距雷达的实时去噪方法

红外与毫米波学报 2024年第2期43卷 242-253页

作者：谭崇涛于文博向雨琰李少辉余婧王倩莹李松武汉大学电子信息学院湖北武汉430072 中国空间技术研究院北京100098 武汉量子技术研究院湖北武汉430010

星载光子计数体制激光测距雷达系统具有高重频、高精度等显著优势,但也面临原始数据量大且噪声数据占比过高的问题。为适应星上数据通道的传输能力,需压缩原始数据量并保障信号光子的查全率,因此必须发展以硬件为主体的实时去噪算法。... 详细信息

星载光子计数体制激光测距雷达系统具有高重频、高精度等显著优势,但也面临原始数据量大且噪声数据占比过高的问题。为适应星上数据通道的传输能力,需压缩原始数据量并保障信号光子的查全率,因此必须发展以硬件为主体的实时去噪算法。本文提出一种粗精结合的快速去噪算法,首先基于激光器发射脉宽、系统噪声率、目标特性以及接收光子事件的局部密度信息进行粗去噪,剔除部分噪声光子;再利用直方图统计,对保留的光子事件进行精去噪,确定信号光子区间及最终的信号光子及其时间信息。通过蒙特卡洛仿真和ICESat-2实测数据对算法进行验证,测试结果表明,本算法查全率大于94%、查准率大于93%、调和平均值大于94%,运行效率提高了10%。算法可以实现光子事件的快速实时去噪,为星上硬件实时去噪处理提供了理论基础。

关键词：光子计数激光测距粗精去噪数据密度直方图统计

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Ti–Mn系储氢合金的研究进展

硅酸盐学报 2024年第6期52卷 1873-1883页

作者：张贺林繁鑫刘勇缪国栋王振刘春荣李平曲选辉北京科技大学新材料技术研究院北京100083

Ti-Mn系储氢合金在常温下能快速可逆吸放超过1.8%(质量分数)的氢气,且具有良好的循环稳定性和较低的成本,成为最具前景的储氢合金之一,但其较高的平台压不利于大规模应用。本文综述了近年来Ti-Mn系储氢合金的研究进展,总结了取代元素的... 详细信息

Ti-Mn系储氢合金在常温下能快速可逆吸放超过1.8%(质量分数)的氢气,且具有良好的循环稳定性和较低的成本,成为最具前景的储氢合金之一,但其较高的平台压不利于大规模应用。本文综述了近年来Ti-Mn系储氢合金的研究进展,总结了取代元素的半径对Ti-Mn系储氢合金晶体结构的影响,讨论了氧含量、元素取代和制备工艺对材料储氢性能的影响,阐述了微观缺陷-循环稳定性的关联机制,并对Ti-Mn系储氢合金在储氢罐领域的突破性应用进行了综述。最后提出未来的研究重点将集中于工艺改进和机理分析。

关键词： Ti–Mn系储氢合金吸放氢反应机理储氢性能储氢罐

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可充放锌空电池用过渡金属氧化物双功能催化剂研究进展

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工程科学学报 2024年第1期46卷 56-72页

作者：刘渐芳赵勇智王永刘鸾刘思佳秦运璞吴昊阳张德印贾宝瑞曲选辉秦明礼北京科技大学新材料技术研究院北京100083

近年来,可充放锌-空气二次电池因其高理论比能密度、高安全性、环境友好、低成本等优点,引起了广泛的关注,被认为是未来电网和电动汽车供电的可行选择之一.锌空电池中,氧还原反应和析氧反应催化剂的活性和稳定性对电池的能量密度、功率... 详细信息

近年来,可充放锌-空气二次电池因其高理论比能密度、高安全性、环境友好、低成本等优点,引起了广泛的关注,被认为是未来电网和电动汽车供电的可行选择之一.锌空电池中,氧还原反应和析氧反应催化剂的活性和稳定性对电池的能量密度、功率密度和寿命有重要影响,因此,开发高效、稳定的氧还原/析氧反应双功能催化剂已经成为一个重要研究方向.本文介绍了不同种类过渡金属氧化物催化剂的活性来源及其在锌空电池能量密度、充/放电电压、循环寿命等方面的表现,总结了当下研究现状中提高催化性能的策略和方法.

关键词：锌空电池电催化剂过渡金属氧化物尖晶石钙钛矿

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碳点在金属腐蚀防护领域的研究进展

表面技术 2024年第3期53卷 75-87页

作者：王金科吴尚浩陈质彬王悦马菱薇张达威北京科技大学新材料技术研究院北京100083

综述了碳点的合成路径、改性方法及其在腐蚀防护领域的应用,重点阐述了碳点作为缓蚀剂及其在自修复、自预警等智能防腐涂层方向应用的国内外最新研究进展。首先,分析和探讨了杂原子掺杂型、有机分子修饰型以及生物质衍生型碳点缓蚀剂的... 详细信息

综述了碳点的合成路径、改性方法及其在腐蚀防护领域的应用,重点阐述了碳点作为缓蚀剂及其在自修复、自预警等智能防腐涂层方向应用的国内外最新研究进展。首先,分析和探讨了杂原子掺杂型、有机分子修饰型以及生物质衍生型碳点缓蚀剂的缓蚀机理、优势及不足。其次,介绍了基于碳点的本征和外援自修复涂层、腐蚀预警涂层的设计思路及自修复、自预警机制。最后,提出了碳点在缓蚀剂和智能防腐涂层中应用所存在的问题,并对其未来发展前景进行了讨论。未来应秉持绿色、高效理念,进一步优化碳点的制备工艺,深入研究其在缓蚀、涂层自修复及腐蚀预警中的关键作用,以期早日实现工业应用。

关键词：碳点缓蚀剂涂层自修复自预警

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地月空间天基时空基准的构建与传递

中国空间科学技术（中英文） 2024年第3期44卷 51-59页

作者：周会超郑晋军王海红毕少筠中国空间技术研究院北京100094

地月空间正在逐渐成为人类太空探索活动的热点区域。高精度时间、空间基准的构建和传递是确保地月空间任务规划与实施的重要基础,既是地球时空基准的体系化拓展,也是提升地月空间时空信息保障水平的重要手段。随着GNSS系统的发展和稳定... 详细信息

地月空间正在逐渐成为人类太空探索活动的热点区域。高精度时间、空间基准的构建和传递是确保地月空间任务规划与实施的重要基础,既是地球时空基准的体系化拓展,也是提升地月空间时空信息保障水平的重要手段。随着GNSS系统的发展和稳定服务,地球区域时空基准设施相对完备。月球区域的导航系统与地球类似,国内外也提出了多种方案,但地月空间还包括地球、月球区域以外的区域,其时空基准实施的构建需要充分考虑空域大、动力学特殊等因素,在高效益实现时空信息服务的同时,将地球和月球的时空基准进行有机衔接。立足当前发展需求,开展了地月空间时空基准架构的设计,并针对地球、月球区域之外地月区域特点,研究并提出基于地月平动点的天基时空基准构建、溯源和传递方案,可支持实现地月空间时空基准信息服务,为地月空间时空基准的一体化构建与发展提供参考。

关键词：地月空间平动点天基时空基准导航

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基于神经网络的复杂前缘飞行器FADS系统冗余设计

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北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 757-764页

作者：周印佳万千徐艺哲齐玢石泳中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094

嵌入式大气数据传感(FADS)系统基于飞行器表面压力测量解算迎角、侧滑角、马赫数、来流动压与静压等飞行参数,能够有效解决探出机体的空速管前缘无法适应高超声速飞行器在巡航阶段所面临的严酷气动加热问题,同时满足飞行器对隐身性能的... 详细信息

嵌入式大气数据传感(FADS)系统基于飞行器表面压力测量解算迎角、侧滑角、马赫数、来流动压与静压等飞行参数,能够有效解决探出机体的空速管前缘无法适应高超声速飞行器在巡航阶段所面临的严酷气动加热问题,同时满足飞行器对隐身性能的需求。目前,关于神经网络方法及FADS系统用于复杂型面前缘飞行器的分析和研究工作较少。针对自主返回的高超声速飞行器在着陆阶段的亚/跨声速条件,考虑薄前缘和进气道部件等影响开展复杂前缘飞行器的头部FADS系统冗余设计和验证。在复杂前缘飞行器头部开设15个测压孔,通过大量精细化数值仿真建立飞行器在不同来流条件下的压力数据库,并利用风洞试验对典型工况进行验证。针对复杂型面前缘飞行器,基于压力数据建立4套神经网络算法并开展冗余设计研究,包括1套9孔算法与3套冗余算法。其中,9孔算法的精度较高,对迎角的解算误差在0.07°以内,对侧滑角的解算误差在0.3°以内,对马赫数的解算误差在0.0012以内,对来流动压与静压的解算相对误差均在1.5%以内。此外,建立具有一定容错性的系统解算流程,在任意单个测压孔失效的情况下能够继续保持来流参数的有效输出。

关键词：嵌入式大气数据传感系统复杂前缘神经网络数值模拟风洞试验