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基于自适应EKF的空天飞行器再入段大气参数估计方法

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中国惯性技术学报 2024年第4期32卷 379-386,405页

作者：李荣冰王宇程鉴皓阚梦怡南京航空航天大学导航研究中心南京211106

针对空天飞行器再入段计算虚拟大气参数时,风速状态系统噪声和导航系统量测噪声具有时变特性导致滤波精度下降问题,提出一种基于自适应EKF的大气参数估计方法。首先,基于气动模型下的动力学方程组,建立风速和大气参数估计模型;其次采用S... 详细信息

针对空天飞行器再入段计算虚拟大气参数时,风速状态系统噪声和导航系统量测噪声具有时变特性导致滤波精度下降问题,提出一种基于自适应EKF的大气参数估计方法。首先,基于气动模型下的动力学方程组,建立风速和大气参数估计模型;其次采用Sage-Husa自适应滤波方法对风速状态系统噪声和导航量测噪声进行自适应调整,并且针对可能存在的滤波发散问题,引入滤波发散判据,调整滤波过程参数,提高了滤波稳定性。最后进行了仿真验证,仿真结果表明,所提出的自适应EKF滤波方法具有较好的风速和大气参数估计精度和收敛稳定性,其中在风向、真空速和侧滑角估计精度上较EKF和传统Sage-Husa滤波算法均提高了20%以上。

关键词：空天飞行器虚拟大气参数 Sage-Husa自适应滤波扩展卡尔曼滤波

“双积分”政策下考虑碳减排研发的汽车市场均衡分析

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中国管理科学 2024年

作者：朱庆缘刘畅潘应浩吴杰周德群中国科学技术大学管理学院南京航空航天大学能源软科学研究中心南京航空航天大学经济与管理学院

新能源汽车政府补贴持续退坡后，“双积分”政策的实施将通过市场机制调控进一步实现汽车市场的低碳化发展。在政府补贴退坡和“双积分”政策共同作用下，本文重点对考虑碳减排研发的汽车市场均衡问题系统研究。具体地，在两种政策下考... 详细信息

新能源汽车政府补贴持续退坡后，“双积分”政策的实施将通过市场机制调控进一步实现汽车市场的低碳化发展。在政府补贴退坡和“双积分”政策共同作用下，本文重点对考虑碳减排研发的汽车市场均衡问题系统研究。具体地，在两种政策下考虑同时生产新能源汽车和燃油汽车的汽车市场如何优化定价以及燃油汽车减排研发策略，并分别探讨政府补贴退坡和“双积分”政策对汽车市场最优定价、消费者需求以及减排研发策略的影响，最后深度剖析补贴退坡和“双积分”政策下汽车市场均衡优化带来的碳排放量的影响。研究发现；1）“双积分”政策下的积分交易价格对燃油汽车最优减排研发投入的影响是非线性的。当政府补贴退坡较低或较高时，政府应该分别设置较高和较低的积分交易价格以激励汽车市场增加燃油汽车减排研发投入；2）国家设定的燃油汽车每百公里燃料消耗量目标值对燃油汽车最优减排研发投入以及汽车销量的影响是非线性的。当政府补贴退坡较低或较高时，政府应该分别设置较低和较高的燃油汽车每百公里燃料消耗量目标值以增加新能源汽车销量，减少燃油汽车销量；3）“双积分”政策的实行使得汽车市场在政府补贴退坡的情况下将加大燃油汽车减排研发投入，同时政府补贴持续退坡反而可能使得汽车市场的碳排放量持续下降。

关键词：新能源汽车补贴退坡 “双积分”政策减排研发碳排放量

基于计算实验的重大工程风险管理激励效率演化分析——考虑保险机构的参与

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系统管理学报 2024年

作者：时茜茜姚隆玉李博雅朱建波南京航空航天大学经济与管理学院南京航空航天大学能源软科学研究中心东南大学土木工程学院

面对重大工程建设过程中极大的风险暴露，考虑到保险机构参与重大工程现场风险管理的动能，建立了保险机构介入下的业主与承包商群体的多周期激励模型，基于计算实验方法模拟了不同情景下各主体的风险管理行为演化，研究了公平偏好、激... 详细信息

面对重大工程建设过程中极大的风险暴露，考虑到保险机构参与重大工程现场风险管理的动能，建立了保险机构介入下的业主与承包商群体的多周期激励模型，基于计算实验方法模拟了不同情景下各主体的风险管理行为演化，研究了公平偏好、激励机制、保险机构参与等因素对风险管理激励效率的影响。研究发现：承包商的公平偏好心理显著影响激励效果；业主和保险机构采取动态激励方式优于激励系数保持不变的静态激励方式；保险机构主动参与重大工程风险管理激励可以有效促进承包商风险管理努力行为，提升各参与方收益。研究结果为重大工程风险管理实践提供了新的视角和理论参考。

关键词：重大工程保险风险管理激励计算实验

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分级旋流燃烧室流动及碳烟排放特性研究

航空动力学报 2024年第6期39卷 168-177页

作者：胡阁李建中张靖周金武南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

为了探究某分级旋流燃烧室流动及碳烟排放特性,结合试验和数值仿真方法对流动特性进行研究,揭示了主、副模分级旋流燃烧室的流动发展过程。通过大涡模拟(LES)非定常流动计算,结果表明:副模出口附近速度存在着1820 Hz的周期性振荡,而主... 详细信息

为了探究某分级旋流燃烧室流动及碳烟排放特性,结合试验和数值仿真方法对流动特性进行研究,揭示了主、副模分级旋流燃烧室的流动发展过程。通过大涡模拟(LES)非定常流动计算,结果表明:副模出口附近速度存在着1820 Hz的周期性振荡,而主模出口流动未见明显脉动,同时钝体下游存在进动涡核(PVC)结构;对分级旋流燃烧室碳烟排放的数值研究,结果表明:中心回流区附近是碳烟主要生成区域,在贫油燃烧时,随着油气比增大,碳烟浓度显著增大,碳烟浓度随沿程轴向距离增加均呈现先上升后减小趋势,且其峰值对应轴向位置逐渐后移,最终导致燃烧室出口冒烟排放的差异。

关键词：燃烧室分级旋流流场非定常碳烟

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空天飞行器可调进气系统关键问题研究进展

航空学报 2024年第11期45卷 14-50页

作者：王子运于航张悦谭慧俊金毅李鑫南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

空天飞行器未来在军民诸多领域均能够扮演极其重要的角色,其关键技术之一便是能够在大气层内提供动力的吸气式组合循环发动机。进气道作为吸气式组合循环发动机的关键部件,迫切需要解决几何/气动大范围调节需求、宽域内流的精细化组织... 详细信息

空天飞行器未来在军民诸多领域均能够扮演极其重要的角色,其关键技术之一便是能够在大气层内提供动力的吸气式组合循环发动机。进气道作为吸气式组合循环发动机的关键部件,迫切需要解决几何/气动大范围调节需求、宽域内流的精细化组织和预测需求以及发动机多模态间的平稳转换需求。为回应上述3大需求,可调进气系统需要在定几何/变几何调节技术、激波主导流动机理及控制技术、模态转换中流场动态演化特性这3个方面加深研究。就研究现状而言,转动是二元进气道的主要调节方式;平动是轴对称进气道的主要调节实现方式;变形调节对于二元和轴对称可调进气道均具有重要的补充和辅助价值。国内外研究人员对于激波/边界层干扰机理、进气道喘振机理、不起动/再起动迟滞机理等均建立了较为深刻的认识,在不起动/再起动边界的建模与预测方面也取得了相当大的进展,边界层放气依然是对激波主导流动中各种不利现象的有效控制措施。在模态转化方面,外并联组合进气道流道间的耦合干扰较弱,内并联组合进气道则表现出较为明显的流道间耦合干扰。未来,还应重点发展高效轻质的进气道调节技术,努力建立面向宽域可调进气道的快速设计体系,加强模态转换过程中进气道复杂内流机理研究,并积极与发动机控制学科交叉,突破智能化进气道调控技术,支撑我国空天飞行器的研制迈上新的台阶。

关键词：空天飞行器可调进气系统宽范围调节流动控制模态转换

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

低转速航空发动机滚动轴承故障深度异常检测方法

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振动与冲击 2024年第7期43卷 186-195页

作者：康玉祥陈果盛嘉玖王浩尉询楷南京航空航天大学民航学院南京210016 南京航空航天大学通用航空与飞行学院江苏溧阳213300 北京航空工程技术研究中心北京100076

针对航空发动机滚动轴承在低转速状态下故障难检测的问题,提出了一种基于Transformer框架的深度支持向量描述方法用于检测低转速滚动轴承的故障。首先,构建了基于Transformer模型的振动特征提取主干网络。然后,将所提取的特征输入一个... 详细信息

针对航空发动机滚动轴承在低转速状态下故障难检测的问题,提出了一种基于Transformer框架的深度支持向量描述方法用于检测低转速滚动轴承的故障。首先,构建了基于Transformer模型的振动特征提取主干网络。然后,将所提取的特征输入一个三层自编码器结构,用于计算网络模型的损失函数。为减少网络计算量,提高训练速度,在预处理中将滚动轴承的振动加速度时域信号通过快速傅里叶变换(FFT)得到的频谱结果作为网络的输入,且仅依靠正常数据完成模型的训练。最后,在带机匣的航空发动机转子试验器和某型真实的航空发动机上分别进行了试验验证。结果表明,所提方法能够准确的实现对低转速滚动轴承故障的检测,且检测精度分别为93%和100%,充分表明该方法具有很好的异常检测能力及应用价值。

关键词：低转速滚动轴承深度异常检测 Transformer 航空发动机

基于小波分析和卷积神经网络的滚动轴承早期故障告警方法

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航空动力学报 2024年第9期 42-53页

作者：刘西洋陈果尉询楷刘曜宾王浩贺志远南京航空航天大学民航学院南京航空航天大学通用航空与飞行学院北京航空工程技术研究中心

针对航空发动机主轴承状态监测中存在的真实故障样本难以获取、变工况通用告警阈值难以界定以及早期微弱故障难以识别问题，提出一种滚动轴承早期故障通用告警方法。该方法仅基于正常样本训练卷积神经网络，依靠退化数据与正常数据间的... 详细信息

针对航空发动机主轴承状态监测中存在的真实故障样本难以获取、变工况通用告警阈值难以界定以及早期微弱故障难以识别问题，提出一种滚动轴承早期故障通用告警方法。该方法仅基于正常样本训练卷积神经网络，依靠退化数据与正常数据间的特征距离来构造演化状态指示器，并基于训练标签实现不同工况数据告警阈值的统一，同时利用小波频带包络信号对早期高频故障的敏感性实现提前预警；然后，基于拉依达准则划分演化阶段，确定退化与失效阈值；最后基于粒子滤波对剩余寿命进行了逐步跟踪预测。3组试验结果证明，基于不同故障试验数据的小波分析和卷积神经网络（Wavelet-CNN）特征，其退化阈值与失效阈值能被归一化在0.6和1.0附近，且对退化开始时间的预测较非小波方法分别提前13.01%、 12.33%及13.70%。

关键词：滚动轴承通用诊断早期预警深度学习小波分析

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双轴承旋转喷管型面设计及数值模拟研究

推进技术 2024年第5期45卷 95-106页

作者：李瑶徐惊雷潘睿丰张玉琪黄帅南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室江苏南京210016 南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

针对短距/垂直起降战斗机高机动飞行的迫切需求及其矢量喷管机械结构复杂笨重的问题,提出了基于轴对称双喉道气动矢量喷管设计的双轴承旋转喷管,通过采用双轴承结构和双喉道气动矢量喷管相结合的方式,减少驱动结构,使喷管能更高效、轻... 详细信息

针对短距/垂直起降战斗机高机动飞行的迫切需求及其矢量喷管机械结构复杂笨重的问题,提出了基于轴对称双喉道气动矢量喷管设计的双轴承旋转喷管,通过采用双轴承结构和双喉道气动矢量喷管相结合的方式,减少驱动结构,使喷管能更高效、轻便地实现短距/垂直起降,并且赋予了飞行器平飞模态高机动飞行的潜力。基于典型轴对称双喉道气动矢量喷管构型,开展了双轴承旋转喷管的型面设计和运动规律研究,利用数值模拟开展关键设计参数对喷管流场的影响研究,获得喷管的性能变化规律。结果表明,短距/垂直起降模态下,典型构型的双轴承旋转喷管推力矢量角最大可达108°,满足短距/垂直起降飞行器对喷管的要求。凹腔段的长短轴比值对喷管短距/垂直起降模态的性能影响较大,相同落压比条件下,长短轴比值越大,喷管的总推力系数越低,推力矢量角越大,并且推力矢量角最大差值达到41°。本文所提出的双轴承旋转喷管可为未来具备短距/垂直起降、高机动性能的飞行器动力系统提供一种新的解决方案。

关键词：短距/垂直起降双轴承旋转喷管双喉道气动矢量喷管气动性能数值模拟