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基于卷积—反残差和组合注意力机制的航天器多余物检测

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计算机集成制造系统 2024年第1期30卷 53-66页

作者：花诗燕李大伟贾书一汪俊南京航空航天大学计算机科学与技术学院江苏南京210001 南京航空航天大学机电学院江苏南京210001

航天器密闭电子设备内腔多余物给航天器飞行安全带来了巨大隐患。由于多余物体积小、与设备内常规组件形态结构相似且易被其他组件遮挡,采用现有的方法对其进行检测时误检、漏检频发。为解决上述问题,提出一种基于卷积—反残差和组合注... 详细信息

航天器密闭电子设备内腔多余物给航天器飞行安全带来了巨大隐患。由于多余物体积小、与设备内常规组件形态结构相似且易被其他组件遮挡,采用现有的方法对其进行检测时误检、漏检频发。为解决上述问题,提出一种基于卷积—反残差和组合注意力机制的航天器密闭电子设备多余物检测网络RPDN。首先,网络通过构建卷积—反残差模块,保证了多余物细粒度特征的完整性;其次,设计组合注意力机制,增强了多余物特征的表征能力;最后,结合多尺度特征融合模块与目标检测层从多维度进行目标预测。实验结果表明RPDN在各项评价指标上均取得了良好的效果,mAP达到92.16%,检测效率达到了13FPS,实现了航天器密闭电子设备内腔多余物高效、精准检测。

关键词：航天器密闭电子设备多余物检测卷积—反残差模块组合注意力机制

基于激光原位预热的连续纤维增材制造层间强化机理研究

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机械工程学报 2024年第1期60卷 44-53页

作者：陈意伟单忠德范聪泽宋亚星宋文哲南京航空航天大学机电学院南京210016 国家先进印染技术创新中心泰安271000 南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210016

连续纤维复合材料增材制造具有成形自由度高、材料利用率高、模具依赖度低等优点,能够实现复合材料的快速低成本一体化制造,满足航空航天等领域复材构件短周期高性能的成形需求。但基于层层堆积成形原理的连续纤维复合材料制件层间性能... 详细信息

连续纤维复合材料增材制造具有成形自由度高、材料利用率高、模具依赖度低等优点,能够实现复合材料的快速低成本一体化制造,满足航空航天等领域复材构件短周期高性能的成形需求。但基于层层堆积成形原理的连续纤维复合材料制件层间性能较差,在长期使役过程中极易出现分层失效,严重限制其广泛应用。本研究提出了基于激光原位预热的连续纤维增材制造成形方法,通过建立基于“生死单元”技术的有限元仿真模型,揭示了激光预热对增材制造成形温度分布及其演变规律,并通过实验验证了其对改善成形制件层间性能的有效性,最终获得了激光预热的层间强化机理。结果表明,激光预热能够快速加热样件表面温度,促进层间树脂的熔合粘接,并进一步促进成形丝材的重熔浸渍,相较于未经预热样件,激光预热后层间剪切强度最大提升115%。

关键词：连续纤维增材制造激光预热层间强化生死单元

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基于磷光测温技术的智能热障涂层研究进展

航空学报 2024年第12期45卷 26-42页

作者：尚勇杨惠君冯阳张长桢裴延玲宫声凯北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院北京100191

获得缺乏的涡轮叶片涂层表面温度分布数据是当前航空发动机材料设计面临的关键问题,数据缺乏严重限制了中国先进飞行器的性能提升。热障涂层(涡轮叶片用)添加少量稀土发光元素后可成为一种新型智能材料——智能热障涂层(STBC),是目前实... 详细信息

获得缺乏的涡轮叶片涂层表面温度分布数据是当前航空发动机材料设计面临的关键问题,数据缺乏严重限制了中国先进飞行器的性能提升。热障涂层(涡轮叶片用)添加少量稀土发光元素后可成为一种新型智能材料——智能热障涂层(STBC),是目前实现发动机服役叶片涂层温度分布测定最有潜力的方法。本文详细介绍了智能热障涂层在线(热障传感涂层)/离线(热历史涂层)测温的原理和方法。基于不同智能涂层的制备工艺,阐述了近年来利用智能热障涂层技术对航空发动机热端部件的表面温度分布及界面温度梯度检测的研究进展。基于航空发动机不同热端部件的测温需求,总结了目前国内外智能热障涂层测温技术的实际工业应用。且基于现有稀土元素掺杂对热障涂层本征性能的影响,说明了智能热障涂层实际应用的可行性。最后指出了该技术实际应用于航空发动机热端部件测温仍需解决的问题,并对其发展方向进行展望。

关键词：航空发动机热端部件热障传感涂层热历史涂层稀土元素在线/离线温度测量

基于多目标蚁狮优化算法的月球InSAR卫星编队构型设计

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系统工程与电子技术 2024年第9期46卷 3128-3138页

作者：舒睿贾庆贤于丹杜耀珂南京航空航天大学航天学院江苏南京210016 上海航天控制技术研究所上海200233

本文研究了月球干涉合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)卫星编队构型设计问题。首先,建立了基于相对偏心率/相对倾角(eccentricity/inclination,E/I)矢量的月球InSAR卫星相对动力学模型。然后,研究了月球轨... 详细信息

本文研究了月球干涉合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)卫星编队构型设计问题。首先,建立了基于相对偏心率/相对倾角(eccentricity/inclination,E/I)矢量的月球InSAR卫星相对动力学模型。然后,研究了月球轨道摄动环境下的编队飞行长期稳定飞行条件。进一步,以相对测高精度和模糊高度为优化指标,同时考虑星间安全性,给出了月球InSAR卫星编队构型优化的目标函数。针对现有的研究方法难以解决构型设计的多目标问题,应用改进多目标蚁狮优化算法实现了月球InSAR卫星编队构型设计。仿真结果表明,其在基线使用率方面更优,从而验证了所提算法的适应性和有效性。

关键词：月球InSAR卫星编队构型设计蚁狮优化算法

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基于空间对抗的多智能体编队控制方法

系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 2082-2091页

作者：张杰刘开蓉陈金宝张迎雪陈传志余虹志张云啸南京航空航天大学航天学院江苏南京211106 上海航天控制技术研究所上海201109

针对3维空间对抗环境下,具有非线性二阶积分器动力学模型的多智能体系统(multi-agents system,MAS)时变编队机动与队形变换控制问题,提出一种可抑制外部干扰的MAS时变编队机动与队形变换策略。首先,根据空间对抗环境分析常见编队队形的... 详细信息

针对3维空间对抗环境下,具有非线性二阶积分器动力学模型的多智能体系统(multi-agents system,MAS)时变编队机动与队形变换控制问题,提出一种可抑制外部干扰的MAS时变编队机动与队形变换策略。首先,根据空间对抗环境分析常见编队队形的效用,设计一种基于应力矩阵和领导跟随策略的24机编队立体构型,通过灵活地仿射变换队形,提高MAS编队空间对抗效率。其次,基于一致性理论、滑模理论和鲁棒性控制,利用时变编队应力矩阵,设计了一种鲁棒一致性跟踪控制器,以在外部未知扰动条件下,确保MAS时变编队在机动与仿射变换时跟随者对领导者的精确协同跟踪。然后,通过构造Lyapunov函数证明了外界未知扰动下3维MAS时变编队连续机动和队形变换的稳定性。最后,通过仿真实验验证了所提出的控制器能够使时变编队在机动和队形变换过程中实现精确协同跟踪。

关键词：多智能体系统空间对抗编队队形控制应力矩阵

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面向巡航任务的自适应循环发动机进/发匹配

航空学报 2024年第2期45卷 104-115页

作者：王一凡陈浩颖张海波南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

进/发匹配是整个推进系统稳定、高效、经济工作的前提。针对自适应循环发动机的进/发匹配问题开展研究,提出利用自适应循环发动机特有的FLADE (Fan on Blade)部件实现亚/超声速巡航任务下的进/发匹配。首先,根据进/发匹配原理,分析了超... 详细信息

进/发匹配是整个推进系统稳定、高效、经济工作的前提。针对自适应循环发动机的进/发匹配问题开展研究,提出利用自适应循环发动机特有的FLADE (Fan on Blade)部件实现亚/超声速巡航任务下的进/发匹配。首先,根据进/发匹配原理,分析了超声速进气道流量特性与FLADE部件的作用,在此基础上发展了超声速进气道/自适应循环发动机一体化数学模型;其次,研究了FLADE导叶开、闭状态下发动机的高度、速度特性,结合战机的亚/超声速巡航任务需求,设计了自适应循环发动机进气道捕获面积以实现进/发匹配;最后,在发动机亚/超声速巡航任务点进行了模拟仿真,结果表明在亚声速巡航点打开FLADE导叶吞入溢流能够使进气道的工作点从亚临界向临界状态移动,推进系统降低10.5%的油耗和1%的安装损失,在超声速巡航点下为同时满足进/发匹配特性及发动机安装推力需求,则需要关闭FLADE导叶提高推进系统的单位推力。

关键词：自适应循环发动机进/发匹配 FLADE 超声速进气道安装性能

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飞机刹车诱导颤振稳定性分析与减振设计

振动工程学报 2024年第5期37卷 770-779页

作者：蒋伟张明尹乔之朱鑫胡晓航南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室江苏南京210016 南京航空航天大学航空学院江苏南京210016

以飞机刹车装置为研究对象,对飞机刹车诱发振动问题进行了研究。针对飞机滑跑过程中的复杂制动环境对盘面摩擦特性影响,建立了考虑液压系统及盘面材料属性的刹车盘组非线性动力学分析模型,且为新材料技术的发展预留了模型接口。从实际... 详细信息

以飞机刹车装置为研究对象,对飞机刹车诱发振动问题进行了研究。针对飞机滑跑过程中的复杂制动环境对盘面摩擦特性影响,建立了考虑液压系统及盘面材料属性的刹车盘组非线性动力学分析模型,且为新材料技术的发展预留了模型接口。从实际工程应用价值出发,以机轮速度、液压系统等效阻尼、刹车盘面阻尼、盘面摩擦特性几类关键因素为控制变量,利用数值仿真与分岔理论等非线性分析手段研究了上述参数对系统稳定性的影响,并确定了使系统保持稳定的结构参数范围,方便对结构进行参数化快速分析设计。基于模型分析的结果,揭示了刹车振动产生的部分原因,从结构参数和刹车控制律两方面针对性的提出了对应的减振优化措施,进而形成了完整的飞机刹车诱导颤振的分析方法,为飞机制动器设计初期提供了理论参考依据。

关键词：刹车诱导振动非线性模型分岔理论稳定性分析减振措施

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基于混合策略的机坪车辆主动式实时调度方法

交通运输工程学报 2024年第3期24卷 251-265页

作者：包丹文陈卓姚馨宇周佳怡南京航空航天大学民航学院江苏南京211106

为解决不确定性事件造成的机坪车辆调度扰动问题,提出了一种基于混合策略的机坪车辆主动式实时调度方法;设计了一种考虑机坪分区的灵活运行机制,以允许车辆自适应调整停放区域;建立了一个混合整数规划模型,旨在最小化航班保障请求总响... 详细信息

为解决不确定性事件造成的机坪车辆调度扰动问题,提出了一种基于混合策略的机坪车辆主动式实时调度方法;设计了一种考虑机坪分区的灵活运行机制,以允许车辆自适应调整停放区域;建立了一个混合整数规划模型,旨在最小化航班保障请求总响应时间与机坪车辆总行驶距离;从时空双重维度考虑服务代价,引入车辆时空服务半径指标,设计了基于未来请求信息的灵活等待策略与动态搬迁策略;通过主动式调度策略提高航班保障服务质量,降低服务车辆运行成本,并以北京首都国际机场为实例进行了实证研究。研究结果表明:与传统调度模式相比,灵活运行机制可有效提高车辆运行效率,并缩短空闲车辆折返距离,请求总响应时间与车辆总行驶距离分别下降了37.0%和36.8%;灵活等待策略适用于航班起降密集的高峰时段,车辆总行驶距离缩短了11.6%;动态搬迁策略适用于覆盖范围较广的机坪区域,在请求总响应时间降低17.8%的同时会产生较高的搬迁成本,车辆总行驶距离将增加12.5%。由此可见,针对繁忙的大型枢纽机场,采用混合策略能够在航班保障服务质量与服务车辆运行成本间取得有效平衡。

关键词：航空运输动态车辆路径问题主动式实时调度等待策略搬迁策略机坪车辆

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基于迁移学习的室内波束选择优化方法

系统工程与电子技术 2024年第3期46卷 1109-1115页

作者：王俊智仲伟志肖丽君王鑫朱秋明林志鹏南京航空航天大学航天学院江苏南京210016 南京航空航天大学电子信息工程学院江苏南京210016

使用基于深度学习的室内波束选择方法可以显著提高波束匹配概率和搜索效率,但该方法需要大型数据集来调整其大量可训练参数,导致了额外的系统开销。针对这一不足,结合一种迁移学习技术,使得目标场景神经网络以小数据集方式获得与大数据... 详细信息

使用基于深度学习的室内波束选择方法可以显著提高波束匹配概率和搜索效率,但该方法需要大型数据集来调整其大量可训练参数,导致了额外的系统开销。针对这一不足,结合一种迁移学习技术,使得目标场景神经网络以小数据集方式获得与大数据集相近的匹配精度,从而减小基于深度学习的波束选择方法中数据集大小对匹配结果产生的影响。首先使用大型数据集在一个源场景中对源神经网络进行充分训练,使得网络参数能够充分包含信道状态信息以及环境信息;而后利用源神经网络参数对目标场景中的神经网络进行不同程度初始化,使该神经网络在经过小数据集训练后依然可以获得较好的波束匹配性能。仿真结果表明,针对室内波束选择场景,在数据集有限的情况下,使用迁移学习方法进行波束选择,同样可以获得较高的匹配精度。

关键词：毫米波室内环境波束搜索迁移学习

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