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基于深度算子神经网络的翼型失速颤振预测

力学学报 2024年第3期56卷 626-634页

作者：席梓严戴玉婷黄广靖杨超北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 天目山实验室杭州310023

失速颤振是弹性结构大幅俯仰振动与动态失速气动力耦合所发生的一种单自由度失稳现象,需有效预测其失稳分岔速度与失稳后的极限环振荡幅值.针对NACA0012翼型大幅俯仰运动气动力预测问题,发展了由嵌入门限循环单元或长短时记忆神经网络... 详细信息

失速颤振是弹性结构大幅俯仰振动与动态失速气动力耦合所发生的一种单自由度失稳现象,需有效预测其失稳分岔速度与失稳后的极限环振荡幅值.针对NACA0012翼型大幅俯仰运动气动力预测问题,发展了由嵌入门限循环单元或长短时记忆神经网络单元的分支网络(branch net)和主干网络(trunk net)组成的深度算子神经网络(deep operator network, DeepONet)结构.通过给定大幅俯仰运动下的动态失速CFD气动力数据对深度算子神经网络参数进行训练,建立了高精度动态失速气动力的数据驱动模型,并有效预测其他俯仰运动下的非定常气动力.更进一步,将基于深度算子神经网络的非定常气动力数据驱动模型与结构动力学方程耦合,采用数值积分方法预测失速颤振的失稳分岔速度和不同速度下的极限环振荡特性.结果表明,在动态失速气动力预测精度方面,与普通循环神经网络相比,深度算子神经网络通过引入主干网络结构,可考虑运动与气动力间的迟滞特性,气动力预测平均绝对误差降低2%,误差分散性更低;在失速颤振预测方面,极限环振荡幅值误差在2%以内,增加来流速度输入的深度算子神经网络模型预测误差显著小于固定速度输入的算子模型.

关键词：失速颤振深度算子神经网络动态失速非定常气动力神经网络

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基于LES的射流火焰湍流辐射交互作用研究

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2667-2676页

作者：宋绪光金捷张敏琦王方北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学江西研究院南昌330096 北京航空航天大学成都航空动力创新研究院成都611930

在大涡模拟中,研究了亚格子湍流辐射交互作用(SGS-TRI)对Sandia Flame D和Flame 4D(Scaled Sandia flame D)辐射源项的影响。模拟中,采用概率密度函数输运方程(TPDF)湍流燃烧模型模拟湍流燃烧过程,球谐函数(P1近似)法、灰气体加权和模型... 详细信息

在大涡模拟中,研究了亚格子湍流辐射交互作用(SGS-TRI)对Sandia Flame D和Flame 4D(Scaled Sandia flame D)辐射源项的影响。模拟中,采用概率密度函数输运方程(TPDF)湍流燃烧模型模拟湍流燃烧过程,球谐函数(P1近似)法、灰气体加权和模型(WSGGM)模拟辐射换热。采用湍流涡团光学薄脉动近似(OTFA)处理滤波吸收项,分别采用考虑和忽略SGS-TRI的方法求解滤波发射项。结果显示,SGS-TRI仅在辐射源项本身数值较小的区域对时均辐射源项有相对较大的影响(最大为25%);考虑和忽略SGS-TRI计算得到的时均温度以及CO_(2)浓度等径向分布基本重合(相对差别小于3%)。因此,亚格子湍流辐射交互作用对无碳烟湍流射流火焰(Flame D和Flame 4D)的影响较小。

关键词：湍流辐射交互作用亚格子大涡模拟概率密度函数输运方程模型辐射传热

人工神经网络模型辅助优化制备Sm-Co纳米颗粒

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稀有金属 2024年第3期48卷 305-316页

作者：权滢滢白帆董莹康达庄张天丽蒋成保北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学苏州创新研究院江苏苏州215011

液相合成与钙热还原结合制备Sm-Co纳米颗粒的方法,具有粒度易于调控的优势,但由于前驱体成分和工艺参数等因素都对合成产物的磁性能具有很大影响,依赖筛选式实验进行多影响因素的优化研究费时费力。将人工神经网络模型与Sm-Co纳米颗粒... 详细信息

液相合成与钙热还原结合制备Sm-Co纳米颗粒的方法,具有粒度易于调控的优势,但由于前驱体成分和工艺参数等因素都对合成产物的磁性能具有很大影响,依赖筛选式实验进行多影响因素的优化研究费时费力。将人工神经网络模型与Sm-Co纳米颗粒钙热还原制备实验相结合,以实验数据为基础,利用人工神经网络模型建立实验参数和纳米颗粒磁性能之间的关系,不断优化模型,分析实验参数对磁性能的影响,进而根据分析结果优化实验参数,达到准确预测Sm-Co纳米颗粒磁性能的目标。最后,采用优化参数进行实验制备,获得高磁性能Sm-Co纳米颗粒,并进行测试表征,验证模型的预测精度。将人工神经网络模型应用于快速优化Sm-Co纳米颗粒磁性能,解决制备过程中多因素参量优化问题,实现了对Sm-Co纳米颗粒磁性能的高精度预测,提高了性能优化效率,为更广泛的Sm-Co系永磁体性能优化开辟了新途径。

关键词： Sm-Co系永磁体 Sm-Co纳米颗粒机器学习算法成分优化磁性能优化

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L波段数字航空通信系统技术发展现状与挑战

航空学报 2024年第10期45卷 1-15页

作者：朱衍波王志鹏郭凯淡志强北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 北京航空航天大学人工智能研究院北京100191

L波段数字航空通信系统(LDACS)具有大带宽、高速率、低延迟、高安全等优势,是未来通信基础设施(FCI)框架中重要的地空宽带通信数据链,也是国际民航组织(ICAO)认证的第一个真正实现通信、导航和监视(CNS)一体化的系统。首先分析了民航地... 详细信息

L波段数字航空通信系统(LDACS)具有大带宽、高速率、低延迟、高安全等优势,是未来通信基础设施(FCI)框架中重要的地空宽带通信数据链,也是国际民航组织(ICAO)认证的第一个真正实现通信、导航和监视(CNS)一体化的系统。首先分析了民航地空通信系统的发展需求,梳理了LDACS的发展现状,包括LDACS技术的提出、LDACS国际标准化的推进进程以及典型的应用场景。其次,介绍了LDACS的关键技术,包括频谱资源受限下空地宽带通信技术、L波段同频段信号电磁兼容技术、通导融合技术、基于航空电信网互联网协议簇(ATN/IPS)的移动性管理与多链路接入技术、数据安全传输技术等。最后,总结了中国民航LDACS的发展现状与面临的挑战。

关键词：航空宽带通信 LDACS 通导一体电磁兼容 ATM现代化

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DS/FH信号跟踪的频率相位修正技术

国防科技大学学报 2024年第3期46卷 195-204页

作者：王屹伟张波黄智刚北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

直序/跳频(direct sequence/frequency hopping,DS/FH)扩频信号的跟踪受到多普勒效应和电离层效应的严重影响,使其难以应用于卫星导航的抗干扰领域。为了解决该问题,提出将递归最小二乘滤波修正的方法应用在DS/FH信号跟踪上。将处于不... 详细信息

直序/跳频(direct sequence/frequency hopping,DS/FH)扩频信号的跟踪受到多普勒效应和电离层效应的严重影响,使其难以应用于卫星导航的抗干扰领域。为了解决该问题,提出将递归最小二乘滤波修正的方法应用在DS/FH信号跟踪上。将处于不同通道中心频率的多普勒频率估计转化到DS/FH信号的整体中心频率进行并滤波,在频率捷变时对载波数控振荡器进行修正。根据对频率跳变前后载波相位和码相位突变的观察,实时估计电离层的电子密度,在频率捷变时修正载波相位和码相位。仿真实验证明,所提方法能够有效地消除DS/FH信号跟踪中的频率相位不连续问题,其跟踪精度与直序扩频信号度基本是相同量级。

关键词：直序/跳频扩频跟踪抗干扰电离层效应多普勒效应

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面向时间触发流量调度的虚拟网络嵌入方法

北京航空航天大学学报 2024年第6期50卷 1982-1990页

作者：熊峰李峭李继冯嘉颖北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

网络虚拟化技术将物理网络中的节点、链路资源进行抽象,通过虚拟网络嵌入(VNE)方法,使多个虚拟网络(VN)共享底层网络(SN)资源。对于应用于航空航天电子领域的时间触发以太网(TTE),提出一种面向时间触发流量调度的虚拟网络嵌入(TT-VNE)方... 详细信息

网络虚拟化技术将物理网络中的节点、链路资源进行抽象,通过虚拟网络嵌入(VNE)方法,使多个虚拟网络(VN)共享底层网络(SN)资源。对于应用于航空航天电子领域的时间触发以太网(TTE),提出一种面向时间触发流量调度的虚拟网络嵌入(TT-VNE)方法,在满足传统虚拟网络嵌入问题的总资源量限制条件的同时,保证时间触发(TT)流量的严格周期性。在求解过程中,根据与虚拟节点相连的链路中TT流量带宽需求及其总带宽资源需求对虚拟节点进行排序,利用广度优先搜索算法嵌入虚拟节点,并在候选最短路径集合中对虚拟链路进行路径规划;如果当前虚拟链路中TT流量不可调度,则进行局部虚拟节点重新嵌入与路径规划的迭代设计。仿真结果表明:TT-VNE方法的请求接受率不低于VNE-DCC、VNE-NTANRC-D、ELECTRE-VNE这3种既有方法,且当星型拓扑中虚拟网络请求数超过30时,其请求接受率比仅考虑网络拓扑属性和资源属性的VNE-NTANRC-D方法提高约14.3%。

关键词：虚拟网络嵌入虚拟化资源分配时间触发以太网时间触发流量

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基于扫描旋转同步运动的三维成像方法

北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 796-802页

作者：赵京城娄长玉苗俊刚轩师扬北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

为满足在役战机隐身性能的快速检测需求,提出了一种基于垂直扫描、方位旋转同步运动的三维成像方法。成像系统主要由射频收发设备、收发天线对、竖直方向导轨、转台和数据处理终端构成。天线发射频率步进信号时,对转台上的被测目标进行... 详细信息

为满足在役战机隐身性能的快速检测需求,提出了一种基于垂直扫描、方位旋转同步运动的三维成像方法。成像系统主要由射频收发设备、收发天线对、竖直方向导轨、转台和数据处理终端构成。天线发射频率步进信号时,对转台上的被测目标进行水平旋转,同时,收发天线对在垂直方向上扫描被测目标。以点目标组合为例,通过理论分析和仿真计算,确定该成像系统的参数配置,比较不同参数配置下系统的三维成像性能。仿真结果表明:采用垂直扫描、方位旋转同步运动方法能够实现三维成像,该方法与经典圆柱面扫描方法相比,扫描时间可缩短92%,同时保持11 dB峰值旁瓣比率。所提方法具有测试效率高、系统搭建简单、易于调节的特点,为服役阶段的隐身飞机散射源诊断提供了一种有效的测量方法选择。

关键词：隐身飞机电磁散射测量垂直扫描方位旋转三维成像

基于过零点斜率加窗解调的ACARS信号接收方法

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北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 716-728页

作者：路辉张帆张宇轩北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

飞机通信寻址与报告系统(ACARS)允许飞机和地面站之间发送和接收报文,在保障飞行安全、实现空中交通管制等方面具有重要意义。通信链路的噪声和频偏是影响ACARS信号接收性能的关键因素。针对ACARS信号接收过程中的失真等问题,深入研究... 详细信息

飞机通信寻址与报告系统(ACARS)允许飞机和地面站之间发送和接收报文,在保障飞行安全、实现空中交通管制等方面具有重要意义。通信链路的噪声和频偏是影响ACARS信号接收性能的关键因素。针对ACARS信号接收过程中的失真等问题,深入研究频偏、噪声等因素与ACARS报文接收性能之间的关系;在充分考虑噪声与多普勒频移等因素的基础上,提出基于过零点斜率加窗解调的ACARS信号接收方法,并从理论和仿真分析2方面探讨不同方法的抗频偏抗噪声能力;设计并搭建基于软件无线电平台的ACARS信号接收系统。通过对ACARS报文接收性能的仿真分析和真实报文接收性能的对比分析,表明所提方法在提升抗噪声和频偏能力、降低误码率等方面均具有优势。

关键词：飞机通信寻址与报告系统噪声频偏软件无线电过零点斜率加窗解调

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无线航空电子机内通信MIMO信道仿真

航空学报 2024年第8期45卷 205-217页

作者：卓越东李峭卢广山武俊杰北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

无线航空电子机内通信(WAIC)宽带互连可选用多天线无线局域网(WLAN)。在航空电子设备舱,无线电信号在机舱结构和航电设备架之间的反射是造成多径衰落的主要因素,而且在进行多入多出(MIMO)传输时,不同天线接收信号间的相关性一般不可忽... 详细信息

无线航空电子机内通信(WAIC)宽带互连可选用多天线无线局域网(WLAN)。在航空电子设备舱,无线电信号在机舱结构和航电设备架之间的反射是造成多径衰落的主要因素,而且在进行多入多出(MIMO)传输时,不同天线接收信号间的相关性一般不可忽略。根据航电设备架和设备布置的几何位置关系及其材质,建立了三维模型,采用接收球反射角误差法模拟信号在航电舱内的传播路径。针对不同航电设备安装密度条件,分别考虑均匀线性和圆形天线的信号接收情况进行仿真,使用聚类对数据预处理,得到多簇多径信道模型,并使用多径衰落和时延分布描述的航电舱WAIC信道特性,统计分析得到MIMO信道传输矩阵,以及接收机天线间相关性对信道性能的影响。仿真分析表明,当航电设备安装密度大于60%时,信道条件可近似采用完全满载时的信道参数。文中的仿真分析方法为航电设备架附近的MIMO无线传输特性分析和设计提供了参考。

关键词：无线航空电子机内通信(WAIC) 多入多出(MIMO) 航电舱无线局域网(WLAN) 信道仿真