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无人机移动自主回收着陆原理及控制方法

机械工程学报 2024年第3期60卷 34-46页

作者：汪首坤许永康陈志华司金戈李斌王军政北京理工大学伺服运动系统驱动与控制工信部重点实验室北京100081 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063

针对无人机回收存在着陆点相对固定、被动回收、灵活性及环境适应性较差等问题,提出了一种无人机全自主的地面移动回收原理,主要包括目标定位、动态轨迹跟踪和的主动柔顺承接,实现野外复杂环境下自主化的无人机动态移动回收。首先,针对... 详细信息

针对无人机回收存在着陆点相对固定、被动回收、灵活性及环境适应性较差等问题,提出了一种无人机全自主的地面移动回收原理,主要包括目标定位、动态轨迹跟踪和的主动柔顺承接,实现野外复杂环境下自主化的无人机动态移动回收。首先,针对难以精确获取无人机动态位置的问题,提出了多传感器信息融合定位和伺服转台聚焦跟踪的目标定位方法;其次,为完成对无人机的快速高精度跟踪,提出了基于无人车和Stewart平台的双级跟踪控制策略;最后,为了解决无人机着陆过程冲击大、重心失稳等问题,设计了基于模型预测的平稳性控制算法和基于自适应变阻抗的柔顺控制算法,在实时调整承接面位姿的同时做到了主动柔顺承接。搭建了由目标定位系统、无人车和Stewart平台组成的原理样机,验证了本原理的可行性及控制算法的有效性,该方案和技术已成功运用于某型号固定翼无人机自主回收。

关键词：无人机移动自主回收目标定位动态轨迹跟踪柔顺承接

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基于简化太阳方位角的绝对航向角解算方法

航空学报 2024年

作者：张敏王霞李宇阳北京理工大学光电学院北京理工大学光电成像技术与教育部重点实验室

为了实现绝对航向角度获取，提出一种基于简化太阳方位角的绝对航向角解算方法。通过输入观测地的位置信息和观测时间信息，得到太阳赤纬角和太阳时角，从而计算出地理正北坐标系下的太阳方位角。再利用天空的偏振分布特性，结合基于太... 详细信息

为了实现绝对航向角度获取，提出一种基于简化太阳方位角的绝对航向角解算方法。通过输入观测地的位置信息和观测时间信息，得到太阳赤纬角和太阳时角，从而计算出地理正北坐标系下的太阳方位角。再利用天空的偏振分布特性，结合基于太阳子午线提取的偏振光导航定向算法，可以解算绝对航向角信息，以实现导航的目的。计算机仿真和外场实验结果表明：太阳方位角的均方根误差小于0.01°，室外静态航向角解算的均方根误差小于0.2°，动态航向角解算的均方根误差为0.53°，基本满足多数场景下导航的测量精度要求。

关键词：仿生导航偏振光导航太阳方位角绝对航向角偏振

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硅橡胶压缩力学性能及率相关本构模型

北京理工大学学报 2024年第3期44卷 231-238页

作者：王逸凡徐豫新张浩宇焦晓龙吴宗娅北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 山西江阳化工有限公司山西太原030041

研究了典型超弹性材料硅橡胶压缩力学性能及率相关本构模型.采用Instron万能材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置对硅橡胶进行了准静态和动态压缩测试,基于测试结果分析了硅橡胶材料在0.001、0.01、0.1、1750、2300和3000 s^... 详细信息

研究了典型超弹性材料硅橡胶压缩力学性能及率相关本构模型.采用Instron万能材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置对硅橡胶进行了准静态和动态压缩测试,基于测试结果分析了硅橡胶材料在0.001、0.01、0.1、1750、2300和3000 s^(−1)应变率下的力学行为.测试结果表明,硅橡胶在静态载荷下有显著的超弹性特性,动态载荷下表现出明显的应变率效应,弹性模量与应变率比值对数之间存在非线性关系;据此,建立了率相关本构方程来描述硅橡胶在静、动态压缩载荷下的力学行为,与现有模型相比,所建立的本构方程参数仅有5个,在试验应变范围内应力最大误差保持在15%以内,与试验结果有良好一致性.

关键词：本构模型硅橡胶应变率相关压缩力学性能

非对称中空环形聚能装药成型与侵彻特性影响因素分析

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爆炸与冲击 2024年

作者：李召婷王树有孙圣杰蒋建伟门建兵北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京理工大学唐山研究院

中空环形聚能装药常用作串联战斗部前级，在装甲目标上进行大直径开孔时具有突出优势，然而该结构形成的中心侵彻体会对后级结构进行破坏，限制了串联战斗部的作用效果。因此，采用内铝外钢的非对称壳体组合，减弱中心侵彻体对后级结构... 详细信息

中空环形聚能装药常用作串联战斗部前级，在装甲目标上进行大直径开孔时具有突出优势，然而该结构形成的中心侵彻体会对后级结构进行破坏，限制了串联战斗部的作用效果。因此，采用内铝外钢的非对称壳体组合，减弱中心侵彻体对后级结构的破坏作用。通过改变环锥罩的偏心距离和壁厚，调整装药和药型罩的质量分布，形成准直环形射流，并研究炸高对环形射流侵彻威力的影响规律。数值模拟结果表明：内壳为铝合金时的中心孔平均侵彻深度较内壳为钢时的平均侵彻深度低36.13%；非偏心环锥罩形成的射流存在径向偏移，侵彻能力较弱。当环锥罩顶向外侧偏移0.05d（d为环形装药厚度）时，射流准直性较好，此情况下的环形射流侵彻深度较大；随着药型罩壁厚增加，射流头部速度不断减小，当壁厚为0.045d时，偏心环锥罩形成的环形射流侵彻能力较强；环形射流侵彻深度对炸高较为敏感，在炸高为1.12d时，环形射流侵彻深度较大。针对非偏心环锥罩和偏心环锥罩两种药型罩结构开展了静破甲试验，环形射流侵彻深度和扩孔直径的试验结果与数值模拟结果误差在12%以下，验证了数值模拟模型的可靠性。

关键词：环形聚能装药偏心药型罩射流成型射流侵彻数值模拟

基于三维层析技术的光学柴油发动机机内火焰重构

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工程热物理学报 2024年第5期45卷 1525-1533页

作者：高宇陈海岩伍岳北京理工大学机械与车辆学院北京100081

本文搭建了基于一台光学柴油发动机的三维层析测量系统,利用高速相机和光纤束可以同时从8个不同方向获得燃烧室内的火焰投影,同时提出了一种特殊的标定装置,能够从多个不同方向标定光纤束与燃烧室之间的相对位置关系。本文分析了光学发... 详细信息

本文搭建了基于一台光学柴油发动机的三维层析测量系统,利用高速相机和光纤束可以同时从8个不同方向获得燃烧室内的火焰投影,同时提出了一种特殊的标定装置,能够从多个不同方向标定光纤束与燃烧室之间的相对位置关系。本文分析了光学发动机中由缸套扭曲引起的重构误差大小,并应用三维层析技术对光学发动机内的火焰发展过程进行了重构,获得了不同发动机转速下的火焰三维结构。通过对火焰二维投影和三维结构的分析发现,随着发动机转速增加,燃烧效率变高,最大火焰面积/体积和火焰强度出现的时刻提前,但是利用二维火焰投影得到的最大火焰面积与利用三维火焰结构得到的最大火焰体积出现的时刻不同,这是由于火焰在燃烧室内除了沿着燃烧室直径方向扩散,还会沿着活塞运动方向扩散。利用火焰三维重构结果,可以获得火焰在沿活塞运动方向上的分布,有助于分析燃烧过程,为提高发动机效率提供依据。

关键词：光学发动机三维层析火焰重构

芳纶纤维与树脂基体改性对复合材料剪切性能的影响

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高分子材料科学与工程 2024年第2期40卷 91-100页

作者：梁起睿叶金蕊颜丙越刘凯何剑飞姬晓龙侯晓先进输电技术国家重点实验室北京102209 沈阳建筑大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110168 北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学唐山研究院河北唐山063000

芳纶纤维表面惰性会影响其与树脂间的浸润性能和界面结合强度,因此限制了芳纶纤维复合材料在航空、航天、输电等领域的应用。为了对比纤维表面改性和树脂基体改性技术对芳纶纤维复合材料层间剪切性能的影响,文中结合光学和力学测试方法... 详细信息

芳纶纤维表面惰性会影响其与树脂间的浸润性能和界面结合强度,因此限制了芳纶纤维复合材料在航空、航天、输电等领域的应用。为了对比纤维表面改性和树脂基体改性技术对芳纶纤维复合材料层间剪切性能的影响,文中结合光学和力学测试方法对不同改性技术及处理过程对芳纶纤维表面刻蚀的影响机制开展了深入研究。结果表明,乙酸酐化学刻蚀会对芳纶纤维表面基团产生影响且增加表面粗糙度。热氧化刻蚀处理后表面粗糙度显著增加,具有明显“沟壑”状。然而,当乙酸酐化学刻蚀处理时间高于6 h、热氧化刻蚀处理时间高于4 min时,纤维内部结构就会受到损伤,导致复合材料层间剪切性能降低。超声浸渍改性处理后,纤维表面粗糙度有一定增加,纤维表面附着的气体将会排出,超过20 min后改性效果趋于稳定。使用偶联剂改性树脂基体可以增加纤维表面的键合作用,当添加量超过3%时,树脂分子间的过度交联导致复合材料层间剪切性能下降。研究结果为提高芳纶复合材料浸润性能和界面强度提供了理论依据,对航空航天、电力系统中芳纶复合材料设计及制造研究具有参考价值。

关键词：芳纶纤维表面改性界面强度树脂基体改性微观形貌浸润性能

面向Link16的QualNet与虚拟机信息交互接口设计与实现

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兵工学报 2024年第4期45卷 1186-1195页

作者：杨昊伟龚鹏张继豪王卫东唐飞喜周子骄张广为北京理工大学机电学院北京100081

Link16是美国国防部采用的高速视距战术数据链,广泛应用于美国海军、联合部队和北约部队,针对其开展测试评估具有重要军事意义。通过硬件在环技术将Link16实物设备接入到仿真测试中,可有效提高测试结果的真实性和准确性。然而当测试场... 详细信息

Link16是美国国防部采用的高速视距战术数据链,广泛应用于美国海军、联合部队和北约部队,针对其开展测试评估具有重要军事意义。通过硬件在环技术将Link16实物设备接入到仿真测试中,可有效提高测试结果的真实性和准确性。然而当测试场景需要进行实物设备组网测试时,仍会带来成本问题。为此,提出一种面向QualNet MAC层的Link16专属模型以及与之匹配的虚拟机信息交互接口。该模型可高逼真模拟Link16通信行为,实现Link16节点竞争接入、时隙划分、NPG分组等功能。并基于数据分布式服务实现了虚拟机交互接口,将运行在虚拟机的Link16设备模型接入QualNet测试场景。实验测试结果表明,所设计模型具有较高真实性和准确性且接口引入延时不超过1 ms,为大规模数据链网络测试提供一种新方法。

关键词：交互接口 Link16数据链虚拟机 QualNet MAC层网络仿真

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地基深空探测雷达研究进展与展望

信号处理 2024年第1期40卷 56-72页

作者：龙腾丁泽刚曾涛董泽华李凌豪北京理工大学雷达技术研究院北京100081 卫星导航电子信息技术教育部重点实验室(北京理工大学) 北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401135

地基深空探测雷达通过主动发射电磁波,并接收反射信号,实现对深空目标的精确测量,是研究月球、近地小行星、类地行星等深空目标的重要手段。地基深空探测雷达可以高精度测量深空目标的轨道、自转、形貌等特征,具有全天时全天候观测、精... 详细信息

地基深空探测雷达通过主动发射电磁波,并接收反射信号,实现对深空目标的精确测量,是研究月球、近地小行星、类地行星等深空目标的重要手段。地基深空探测雷达可以高精度测量深空目标的轨道、自转、形貌等特征,具有全天时全天候观测、精确测距、高分辨率成像等优势,对近地小行星防御和行星科学研究具有重要意义。本文介绍了地基深空探测雷达的概念内涵,梳理了地基深空探测雷达系统的国内外发展现状,回顾了地基深空探测雷达过去数十年间取得的重要历史贡献,包括月球表面高分辨率成像与永久阴影区水冰探测、近地小行星精细形貌特征获取、近地小行星轨道与自转等物理特性精确测量、近地小行星撞击防御任务处置效果快速评估、类地行星表面高分辨率成像与地质结构研究等一系列重要研究成果。在此基础上,本文介绍了分布孔径深空探测雷达的创新机理,通过多部雷达单元协同观测,可突破传统集中式体制地基深空探测雷达的口径和发射功率物理极限,形象称之为“中国复眼”雷达。最后,本文介绍了分布孔径深空探测雷达系统研制与观测实验等最新研究进展,展示了分布孔径深空探测雷达对月球二维成像和三维成像的实验结果,并对地基深空探测雷达的未来发展趋势进行了展望。

关键词：地基雷达深空探测分布孔径中国复眼

堆垛层错能对CrMnFeCoNi系高熵合金动态力学性能与变形机制的影响

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金属学报 2024年

作者：尹仕攀孟泽宇贺竞瑶李泽洲张帆程兴旺北京理工大学材料学院北京理工大学冲击环境材料技术国家级重点实验室北京理工大学唐山研究院

为了探明堆垛层错能对CrMnFeCoNi系高熵合金动态力学响应行为的影响，本工作以具有不同堆垛层错能的等比例CrMnFeCoNi （35 mJ/m2）和非等比例Cr26Mn20Fe20Co20Ni14（23 mJ/m2）高熵合金为研究对象，通过准静态和动态压缩性能测试，对... 详细信息

为了探明堆垛层错能对CrMnFeCoNi系高熵合金动态力学响应行为的影响，本工作以具有不同堆垛层错能的等比例CrMnFeCoNi （35 mJ/m2）和非等比例Cr26Mn20Fe20Co20Ni14（23 mJ/m2）高熵合金为研究对象，通过准静态和动态压缩性能测试，对比研究了不同堆垛层错能CrMnFeCoNi系高熵合金的动态力学性能特点；利用EBSD和TEM技术观察分析了变形组织，研究了不同堆垛层错能高熵合金的变形机制。研究结果表明，动态压缩条件下CrMnFeCoNi和Cr26Mn20Fe20Co20Ni14均表现出显著的应变率强化效应，准静态、动态压缩条件下合金的流变应力、加工硬化指数和吸能能力均随着堆垛层错能的降低而增加。准静态变形时，CrMnFeCoNi变形以位错滑移为主；Cr26Mn20Fe20Co20Ni14以位错滑滑移和孪生为主。动态压缩变形时，孪生行为对变形的贡献增加,CrMnFeCoNi的变形模式主要为位错滑移和孪生；堆垛层错能更低的Cr26Mn20Fe20Co20Ni14在动态变形过程中除了位错滑移和孪生，还发生了孪晶交互作用与fcc-hcp相变以协调变形,该合金表现出更高的流变应力、加工硬化指数和吸能能力。可见，堆垛层错能的变化通过影响变形模式而实现高熵合金动态力学性能的提升。

关键词：高熵合金堆垛层错能动态变形力学性能变形机制