检索结果-南通市图书馆

基于自适应采样的高超声速飞行器气动热全局快速预示

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航空学报 2023年第6期44卷 133-150页

作者：杨国涛岳振江刘莉北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

高超声速飞行器热防护系统设计中高精度气动热分析模型使得设计计算成本不断增加,基于数据驱动的气动热环境预示方法受到广泛关注。针对有限高精度模型计算成本下提升全局预示精度的问题,提出一种基于模糊聚类的批量自适应采样方法。根... 详细信息

高超声速飞行器热防护系统设计中高精度气动热分析模型使得设计计算成本不断增加,基于数据驱动的气动热环境预示方法受到广泛关注。针对有限高精度模型计算成本下提升全局预示精度的问题,提出一种基于模糊聚类的批量自适应采样方法。根据预示误差分布特征通过聚类采用超球分割构建采样影响域,兼顾误差较大的重点采样域与全局探索;通过当地误差评分系数加权构建采样拒绝域,减小新增样本冗余;结合maxmin准则在综合确定的重点采样空间中新增样本,提升采样质量,进而实现预示模型全局精度快速提升。数值测试算例表明,所提方法与One-Shot、APSFC、CV-Voronoi方法相比能有效降低所需采样规模,加速提升预示精度。通过类HTV-2飞行器气动热快速预示实例,验证了方法的有效性与工程实用性。

关键词：自适应采样模糊聚类快速预示高超声速气动热

基于扭曲Kagome点阵结构的一模材料设计

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固体力学学报 2022年第5期43卷 564-576页

作者：刘晓宁万力臣北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

零能模式超材料指弹性矩阵的特征值中有若干为零的弹性材料,根据零特征值的个数可将其分类为一模至五模材料.当前,针对五模材料已有较深入研究,并在水声和弹性波调控方面获得重要应用,而对其他类型零能模式材料的研究尚未展开.论文对扭... 详细信息

零能模式超材料指弹性矩阵的特征值中有若干为零的弹性材料,根据零特征值的个数可将其分类为一模至五模材料.当前,针对五模材料已有较深入研究,并在水声和弹性波调控方面获得重要应用,而对其他类型零能模式材料的研究尚未展开.论文对扭曲Kagome周期桁架这样一类欠约束点阵材料的有效弹性性质进行了研究,结果表明通过调节点阵材料的微观几何构型和杆件刚度,该类结构能够涵盖一系列一模材料谱系.针对给定一模弹性张量,发展了软-硬模式分离的微结构逆向优化设计策略.通过特定一模材料中的波传播现象对有效性质预测和微结构设计进行了数值验证.

关键词：点阵材料弹性超材料一模材料有效性质微结构设计

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索式火箭回收着陆系统缓冲装置设计与分析

宇航学报 2022年第9期43卷 1152-1162页

作者：张欢张成宋晓东北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

针对索式火箭回收着陆系统中摩擦缓冲装置的缓冲能力和调节能力有限的问题,提出了一种基于最小二乘法和系统动力学特性的液压缓冲装置反问题设计方法。该方法通过对液压缓冲装置中控制阀凸轮外形和储能器初始压强的设计来调节着陆火箭... 详细信息

针对索式火箭回收着陆系统中摩擦缓冲装置的缓冲能力和调节能力有限的问题,提出了一种基于最小二乘法和系统动力学特性的液压缓冲装置反问题设计方法。该方法通过对液压缓冲装置中控制阀凸轮外形和储能器初始压强的设计来调节着陆火箭运动学特性,使火箭按照特定的运动学特性在有限的缓冲位移内减速至静止稳定且缓冲加速度最小。对索式火箭回收着陆系统建立精准高效的多体动力学模型,并针对不同的工况进行仿真校验。仿真结果表明根据所提反问题设计方法设计的索式火箭回收着陆系统能够按照特定的运动学特性减速缓冲着陆火箭,具有较强的减速缓冲能力;针对不同质量和着陆位置偏差的着陆火箭,具有自动调整液压阻力保持火箭相同的运动学特性的能力。

关键词：可重复使用火箭着陆系统多体动力学液压缓冲反问题设计

基于L1自适应的过载驾驶仪设计与全弹道仿真

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系统工程理论与实践 2018年第4期38卷 1061-1068页

作者：侯博宋建梅张春妍黄岚北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室

本文针对便携式自寻的反坦克导弹进行了基于L1自适应控制理论的导弹过载自动驾驶仪设计与全弹道仿真验证．首先建立了面向L1自适应控制的便携式自寻的反坦克导弹动力学数学模型，然后基于L1自适应控制理论和增益调度思想，针对动力学参... 详细信息

本文针对便携式自寻的反坦克导弹进行了基于L1自适应控制理论的导弹过载自动驾驶仪设计与全弹道仿真验证．首先建立了面向L1自适应控制的便携式自寻的反坦克导弹动力学数学模型，然后基于L1自适应控制理论和增益调度思想，针对动力学参数时变特性设计了导弹过载自动驾驶仪，并进行了响应性能仿真验证，最后在导弹飞行速度时变情况下设计了一种改进的弹道成型制导律，并将L1自适应过载自动驾驶仪和弹道成型制导律结合在一起，进行了便携式自寻的反坦克导弹全弹道仿真,研究表明，本文设计的过载自动驾驶仪能够在导弹动力学参数快速时变且存在不确定性的情况下很好地响应过载指令，所提出的弹道成型制导律能使导弹以大落角近距离攻击目标顶部，且满足系统框架角、攻角、过载等约束条件．

关键词：便携式自寻的反坦克导弹 L1自适应控制自动驾驶仪弹道成型制导律落角

考虑结构参数不确定性的月球探测器结构优化设计

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宇航学报 2021年第12期42卷 1502-1514页

作者：陈昭岳刘莉岳振江北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

针对月球探测器结构优化过程中存在的分析耗时和结构参数不确定性影响问题,提出了考虑结构参数不确定性的月球探测器结构快速优化框架。优化框架基于多域子结构运动综合方法,建立了月球探测器结构多域子结构模型,实现了模型规模的降低,... 详细信息

针对月球探测器结构优化过程中存在的分析耗时和结构参数不确定性影响问题,提出了考虑结构参数不确定性的月球探测器结构快速优化框架。优化框架基于多域子结构运动综合方法,建立了月球探测器结构多域子结构模型,实现了模型规模的降低,提高了模型分析效率;基于区间场不确定性分析方法,建立了结构参数不确定性模型,并开展了探测器结构参数区间灵敏度分析;基于区间可能度理论实现了不确定性优化问题的转换。通过两个优化算例进行方法验证,优化分析结果表明,基于本文的结构优化框架,可以明显提高结构优化效率;通过与确定性优化结果对比,验证了考虑结构不确定性的结构优化可以提高分析结果的可靠性。

关键词：月球探测器力学环境动力学优化设计多域子结构方法区间不确定性

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梁在固有振动中的对偶关系

力学学报 2020年第1期52卷 139-149页

作者：胡海岩北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

本文研究具有齐次边界的Euler-Bernoulli梁在固有振动中的对偶关系.将两种截面变化不同、但固有频率完全相同的梁定义为异截面对偶梁.通过位移描述和弯矩描述,指出具有齐次边界条件的变截面梁共有如下7类异截面对偶:一是自由-自由梁与固... 详细信息

本文研究具有齐次边界的Euler-Bernoulli梁在固有振动中的对偶关系.将两种截面变化不同、但固有频率完全相同的梁定义为异截面对偶梁.通过位移描述和弯矩描述,指出具有齐次边界条件的变截面梁共有如下7类异截面对偶:一是自由-自由梁与固支-固支梁,二是滑支-自由梁与滑支-固支梁(及其镜像),三是铰支-自由梁与铰支-固支梁(及其镜像),四是铰支-滑支梁与铰支-滑支梁(及其镜像),五是滑支-滑支梁与滑支-滑支梁,六是铰支-铰支梁与铰支-铰支梁,七是固支-自由梁与自由-固支梁.在此基础上,将两种截面变化相同、固有频率也相同的梁定义为同截面对偶梁.研究表明,当且仅当梁的截面积函数和截面惯性矩函数具有特定指数函数形式时,前4类异截面对偶梁能成为同截面对偶梁.对于等截面梁,上述前3类同截面对偶仍可保持,而第4类同截面对偶退化为彼此镜像.此时,通过引入转角描述可发现等截面梁产生新对偶,即滑支-滑支梁与铰支-铰支梁对偶.上述等截面梁的对偶均具有如下特征,即对偶中的一种梁具有静定约束,另一种梁具有静不定约束.

关键词：变截面梁等截面梁对偶固有振动弯矩描述转角描述

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斜掠气梁充气翼湿模态分析与试验研究

航空学报 2022年

作者：孟繁敏马诺马文朝孟军辉李文光北京理工大学宇航学院北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室

参考气动弹性剪裁思想，通过将充气翼内部气梁沿展向偏转一定角度设计一种新型斜掠气梁充气翼。针对充气翼结构动力学特性研究需要对考虑周围空气影响的湿模态进行分析，在考虑空气附加质量影响和流场对于系统刚度贡献的前提下，发展了...

参考气动弹性剪裁思想，通过将充气翼内部气梁沿展向偏转一定角度设计一种新型斜掠气梁充气翼。针对充气翼结构动力学特性研究需要对考虑周围空气影响的湿模态进行分析，在考虑空气附加质量影响和流场对于系统刚度贡献的前提下，发展了一种针对柔性充气结构湿模态快速建模分析的附加质量—刚度法。在柔性充气管算例验证了所提方法有效性的基础上，完成了对传统直梁充气翼和斜掠气梁充气翼湿模态的仿真研究，并与试验结果进行对比分析。结果表明，三种充气翼湿模态仿真结果与试验结果均吻合较好，充气翼结构固有频率随充气内压上升而增加，同时相比于传统直梁充气翼，斜掠气梁充气翼第1阶与第2阶模态具有更低的固有频率之比，且弦向模态能够显著消除，对改善充气翼飞行器的气弹性能具有重要意义。

关键词：

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升力体式浮升混合飞艇多学科设计优化

北京航空航天大学学报 2021年第1期47卷 72-83页

作者：孟军辉李沫宁马诺刘莉北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

升力体式混合飞艇是全球远距离大载重运输的重要选择,随着全球贸易的发展,逐渐成为国内外的研究热点。作为航空宇航技术、新能源技术和高性能材料技术相结合的新概念飞行器,混合飞艇设计过程需对多个学科进行综合考虑和优化。为了将多... 详细信息

升力体式混合飞艇是全球远距离大载重运输的重要选择,随着全球贸易的发展,逐渐成为国内外的研究热点。作为航空宇航技术、新能源技术和高性能材料技术相结合的新概念飞行器,混合飞艇设计过程需对多个学科进行综合考虑和优化。为了将多学科设计优化(MDO)方法引入到混合飞艇的总体设计中,将其分解为能源子系统、气动和推进子系统以及结构和重量子系统。在子系统模型构建的基础上,提出具有自适应能力的基于响应面的并行子空间优化(CSSO-RS)算法,将重量平衡和能量平衡作为实现远距离载重运输的约束条件,并提出爬升、日间巡航、滑翔和夜间巡航的多阶段任务剖面,以充分利用太阳能电池、燃料电池和锂电池的优势,实现混合飞艇的最优化设计。优化结果表明:具有自适应能力的优化算法在精确度和计算效率上均有明显的优势,同时重量分配的结果也为混合飞艇结构轻量化设计和能源系统设计提出了更高的要求。

关键词：混合飞艇混合能源多学科设计优化(MDO) 基于响应面的并行子空间优化(CSSO-RS) 近似模型

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月球探测器着陆动响应区间不确定性分析

兵工学报 2019年第2期40卷 442-448页

作者：陈昭岳刘莉陈树霖崔颖北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

月球探测器软着陆动力学分析对探测器设计十分重要。目前软着陆动力学分析一般考虑确定的是着陆姿态和着陆速度,未考虑着陆参数的不确定性带来的动力学响应变化。基于Che-byshev多项式区间参数分析方法,针对探测器着陆过程动态特性,提... 详细信息

月球探测器软着陆动力学分析对探测器设计十分重要。目前软着陆动力学分析一般考虑确定的是着陆姿态和着陆速度,未考虑着陆参数的不确定性带来的动力学响应变化。基于Che-byshev多项式区间参数分析方法,针对探测器着陆过程动态特性,提出基于非线性有限元建模的探测器着陆动响应区间分析流程,计算得到了探测器着陆动响应上界和下界,并与蒙特卡洛仿真方法得到的响应上界和下界进行了对比,结果显示Chebyshev多项式区间方法分析结果可以完全包裹蒙特卡洛方法分析结果,并且结果区间没有被过度放大;对比分析截断阶数对区间分析误差的影响,结果表明截断阶数对分析误差影响较小。Chebyshev多项式区间参数分析方法具有包裹性强、分析效率高的优势。

关键词：月球探测器区间参数不确定性分析 Chebyshev多项式蒙特卡洛方法