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典型及衍生激波针构型的减阻降热流动特性

航空动力学报 2024年第4期39卷 52-64页

作者：何坤袁化成南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 北京航空航天大学航空发动机研究院北京102206

为探索激波针对超声速钝头飞行器进行减阻降热时的更优衍生构型,采用数值模拟方法对3种典型单扰流物构型、6种双扰流物构型、两类多扰流物构型和钝锥型激波针的流动特性进行了研究,认为加装激波针后的几何本质相当于“镂空式”的锥型钝... 详细信息

为探索激波针对超声速钝头飞行器进行减阻降热时的更优衍生构型,采用数值模拟方法对3种典型单扰流物构型、6种双扰流物构型、两类多扰流物构型和钝锥型激波针的流动特性进行了研究,认为加装激波针后的几何本质相当于“镂空式”的锥型钝头体。模拟结果显示:激波针头部扰流物相对直径较大时,减阻率随激波针相对长度的变化曲线没有明显的峰值点,而是存在一个变动幅度很小的峰值段,且相对直径在0.3~0.4左右时减阻效果最佳;典型激波针的最大减阻率约为50%,采用双扰流物构型时略有提升;中部增加多个扰流物时减阻率随扰流物数量增多而增大,最大减阻率超过60%,但气动加热问题较严重。相比而言,钝锥型激波针减阻降温的综合性能最好,最大减阻率可达60%左右,降温率约为7%。

关键词：激波针衍生构型超声速减阻降热流动特性

激光熔化沉积TiC/TC4复合材料热-流行为及陶瓷颗粒分布状态

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焊接学报 2024年第5期45卷 74-83页

作者：蔡绪康王磊磊杨兴运占小红南京航空航天大学材料科学与技术学院南京211106 南京航空航天大学深圳研究院深圳518000

颗粒增强钛基复合材料在航空航天等领域具有广阔的应用前景,采用仿真与试验相结合的方法,对激光熔化沉积TiC/TC4复合材料过程中的热-流行为和沉积层中陶瓷颗粒的分布状态进行了研究.结果表明,工艺参数对熔池的热-流行为及沉积层形貌具... 详细信息

颗粒增强钛基复合材料在航空航天等领域具有广阔的应用前景,采用仿真与试验相结合的方法,对激光熔化沉积TiC/TC4复合材料过程中的热-流行为和沉积层中陶瓷颗粒的分布状态进行了研究.结果表明,工艺参数对熔池的热-流行为及沉积层形貌具有显著的影响,熔池表面的流体流动呈波纹状,熔融金属从熔池中心向四周流动;熔池底部等温面上熔融金属从四周流向熔池底部,并出现漩涡现象.在激光熔化沉积过程中,TiC颗粒穿透熔池表面的Marangoni对流区,在熔池中与流体交互作用,最终在沉积层中出现沉积层中上方部位团聚、沉积层中下方部位团聚、沉积层中均匀分布等分布状态.

关键词：激光熔化沉积 TC4钛合金复合材料热-流行为颗粒分布

纳米金属粒子梯度掺杂的硅基近红外吸收增强结构

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红外与激光工程 2024年第2期53卷 71-78页

作者：孙雨佳陈方舟李晓志南京航空航天大学航天学院江苏南京211106 安徽北方微电子研究院安徽蚌埠233000

硅基光电子与CMOS工艺兼容,借助成熟的微电子加工工艺平台可以实现大规模批量生产,具有低成本、高集成度、高可靠性的优势。其中,硅基半导体探测器是目前应用最为广泛的可见光波段探测设备,将其工作频段拓展到近红外波段具有重要意义。... 详细信息

硅基光电子与CMOS工艺兼容,借助成熟的微电子加工工艺平台可以实现大规模批量生产,具有低成本、高集成度、高可靠性的优势。其中,硅基半导体探测器是目前应用最为广泛的可见光波段探测设备,将其工作频段拓展到近红外波段具有重要意义。由于硅的禁带宽度,硅基材料在近红外波段电磁波吸收存在明显限制,硅基探测器在近红外波段的应用受到挑战。根据纳米金属粒子发生局域表面等离子共振时产生的近场增强效应,提出了一种纳米金属粒子梯度掺杂的硅基结构。通过应用等效介质理论,模拟了复合硅基结构在可见光与近红外波段的吸收特性。结果表明:该结构在近红外波段具有电磁波吸收提升效果,并且当选择纳米金粒子梯度递增掺杂时,可以在610~1 450 nm波段提升吸收性能,最高提升可达到10.7 dB。所提出的结构可以有效增强硅基材料在近红外波段的吸收效率,研究结果为硅基半导体探测器在近红外波段的应用提供了重要参考。

关键词：超材料梯度掺杂等效介质理论近红外吸收增强

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短距起飞垂直降落飞行器飞行品质研究

北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1576-1585页

作者：甄旭东王子安胡润昌龚正陈永亮王江峰南京航空航天大学航空学院南京210000 中国运载火箭技术研究院北京100076

根据短距起飞垂直降落(STOVL)飞行器的特点,结合AGARD 577飞行品质规范,从操纵效能和模态特性两方面对短距起飞垂直降落飞行器在飞行品质方面提出要求。基于短距起飞垂直降落飞行器六自由度模型仿真,对飞行器在短距起降过渡状态下的操... 详细信息

根据短距起飞垂直降落(STOVL)飞行器的特点,结合AGARD 577飞行品质规范,从操纵效能和模态特性两方面对短距起飞垂直降落飞行器在飞行品质方面提出要求。基于短距起飞垂直降落飞行器六自由度模型仿真,对飞行器在短距起降过渡状态下的操纵效能进行评估。以等效系统拟配思想,采用遗传算法与最小二乘法的混合算法,对带L_1自适应控制器的高阶飞行器模型进行低阶等效拟配。采用该低阶模型,对飞行器在不同飞行阶段下纵向与横航向的模态特性进行评估。结果表明,该飞行器在短距起降阶段具备一级飞行品质。

关键词：飞行品质短距起飞垂直降落控制效能等效系统拟配遗传算法

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波浪情况下民机水上迫降性能数值分析

航空学报 2024年第2期45卷 28-43页

作者：李勐陈星伊陈吉昌吴彬童明波中国航空研究院北京100012 南京航空航天大学航空学院南京210016 中国特种飞行器研究所荆门448001

为了研究波浪情况下民机水上迫降性能,选用计算流体力学的有限体积法求解非定常不可压缩RANS方程,基于VOF法、整体动网格法、斯托克斯五阶波浪模型和自适应网格技术,以空客A320-200为研究对象,按照适航规章相关要求与建议,构建了民机水... 详细信息

为了研究波浪情况下民机水上迫降性能,选用计算流体力学的有限体积法求解非定常不可压缩RANS方程,基于VOF法、整体动网格法、斯托克斯五阶波浪模型和自适应网格技术,以空客A320-200为研究对象,按照适航规章相关要求与建议,构建了民机水上迫降数值仿真模型。首先,对比分析了静水面和波浪水面下飞机水上迫降过程。结果表明:相同初始飞行参数下,波浪水面下最大水平过载为2.42 g,是静水面的1.09倍;最大垂向过载为4.82 g,是静水面的2.82倍。2种情况下,空气垫效应和潜水现象明显,碰撞初段,飞机均受到吸力作用;波浪情况下,跳跃现象出现,但并未对飞机的运动过程产生剧烈影响。其次,研究了波浪参数对水上迫降性能的影响。分析结果表明:同一波峰撞击阶段内,波高越高,则最大水平过载和最大垂向过载越大;波长越长,则最大垂向过载越小;波高越高,波长越长,则最大下沉速度越大。

关键词：波浪民用飞机水上迫降数值造波两相流

基于分层安全控制结构的导弹装备任务安全性动态评价方法

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航空学报 2024年第6期45卷 278-297页

作者：姚博清陈嘉宇谷长超陆钦华王旭航葛红娟南京航空航天大学民航学院南京211106 中国运载火箭技术研究院北京100076

长期贮存的多任务环境与复杂工况,对导弹装备的风险有效抑制与安全性准确评价提出了严格的要求。然而,导弹装备是典型的人-机-环耦合复杂系统,传统的安全性分析与评价方法无法满足其动态变化与准确量化的需求。为此,提出基于分层安全控... 详细信息

长期贮存的多任务环境与复杂工况,对导弹装备的风险有效抑制与安全性准确评价提出了严格的要求。然而,导弹装备是典型的人-机-环耦合复杂系统,传统的安全性分析与评价方法无法满足其动态变化与准确量化的需求。为此,提出基于分层安全控制结构的导弹装备安全性动态评价方法,实现长期贮存任务情境下安全性的准确评价。首先,针对导弹装备的任务剖面特点,构建过程、任务、功能、信息和组织的多视图体系模型,实现任务过程与资源的准确描述。其次,构建分层安全控制结构模型,明确任务的事故致因因素与事故链。同时,针对导弹装备任务特点,构建面向长期贮存复杂多变环境下的人因绩效评价体系,实现人-机-环耦合条件下人因失误率的准确评价。然后,提出了一种融合STAMP和CREAM的安全动态反馈评价方法,以仿真的形式获得导弹任务的事故率。最后,对导弹测试任务进行案例分析,所提方法在人-机-环耦合情境下明确协调、控制和反馈共3类6个典型事故链,同时事故率精度提升70.08%,验证了所提方法的有效性与优越性。

关键词：长期贮存人-机-环耦合动态变化准确量化人因绩效评价体系

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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樽海鞘群算法基于动力学模型的改进

系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 300-308页

作者：雷灏赵品彰汪东华陈柏屹江苏省计量科学研究院江苏南京210049 南京航空航天大学航天学院江苏南京210016

针对樽海鞘群算法(salp swarm algorithm,SSA)中参数含义不明确、收敛性不确定的问题,构建了SSA的差分动力学模型,定义了领导者选择机制、领导者游走机制、跟随者偏序学习机制,重点针对跟随者偏序学习机制分析了系统的收敛性,面向领导... 详细信息

针对樽海鞘群算法(salp swarm algorithm,SSA)中参数含义不明确、收敛性不确定的问题,构建了SSA的差分动力学模型,定义了领导者选择机制、领导者游走机制、跟随者偏序学习机制,重点针对跟随者偏序学习机制分析了系统的收敛性,面向领导者游走机制与跟随者偏序学习机制提出了算法全局最优收敛的充分条件。基于动力学分析结果提出了樽海鞘群异质定常跟随率与偏序多驱动机制的改进方法,仅对算法结构与参数进行了调整,在未增加计算量的情况下提高了算法的性能,通过仿真分析验证了改进的有效性。

关键词：樽海鞘群算法智能算法群体动力学收敛性分析

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钼的二次电子发射特性研究

稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 465-473页

作者：张雨婷杨晶杨兆伦苗光辉张娜崔万照中国空间技术研究院西安分院陕西西安710100 南京航空航天大学江苏南京211106

钼具有高熔点、低的热膨胀系数和极佳的稳定性,在等离子体推进和电真空器件领域具有广阔的应用前景,其二次电子发射特性也逐渐引起了研究者们的关注。本研究首先对钼的二次电子发射系数(secondary electron yield, SEY)和二次电子能谱(s... 详细信息

钼具有高熔点、低的热膨胀系数和极佳的稳定性,在等离子体推进和电真空器件领域具有广阔的应用前景,其二次电子发射特性也逐渐引起了研究者们的关注。本研究首先对钼的二次电子发射系数(secondary electron yield, SEY)和二次电子能谱(secondaryelectronspectrum, SES)展开实验研究,其次利用相关唯象模型对测试数据进行分析;最后建立钼SEY的蒙特卡罗模型,用于分析功函数对SEY的影响规律。结果表明:钼SEY的最大值为1.77,相比镀银铝合金明显降低。当入射电子能量改变时,SES中真二次电子峰的最可几能量基本不变,而弹性背散射电子峰的位置和强度均随之改变。在各类二次电子中,真二次电子受功函数的影响最大。

关键词：钼微放电二次电子发射系数二次电子能谱功函数