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主动冷却薄壁结构的通道布局与形状优化

航空动力学报 2022年第1期37卷 1-10页

作者：孙士平徐德辉刘道煌胡政南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 哈尔科夫国立航空航天大学火箭与空间技术学院哈尔科夫61000

针对基于传统分析方法的超然冲压发动机燃烧室主动冷却设计存在通用性差、周期长问题,采取子结构法建立主动冷却通道体胞的流固热多场耦合有限元模型,在与实验对比验证有限元模型有效性基础上,分析了结构质量和质量流率不变时通道数目... 详细信息

针对基于传统分析方法的超然冲压发动机燃烧室主动冷却设计存在通用性差、周期长问题,采取子结构法建立主动冷却通道体胞的流固热多场耦合有限元模型,在与实验对比验证有限元模型有效性基础上,分析了结构质量和质量流率不变时通道数目对换热性能的影响;采用超椭圆方程描述通道截面形状,结合Kriging响应面和多目标遗传算法,开展了最小化平均壁温、压力损失和最大应力的通道形状优化。结果表明:存在一个合适的通道数目来协调各性能指标;通道位置不影响压力损失,但通道越靠近气壁面,换热性能更好;接近矩形的通道形状综合性能表现更好。与初始方案相比,从Pareto解集中选取的一优化方案,其平均壁温、最高温度分别下降4.9%和7.2%,而压力损失降低33.6 kPa,降幅达33.4%,综合性能改进明显。

关键词：主动冷却通道形状优化布局优化超燃冲压发动机超椭圆方程

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弯管液固两相流动冲蚀磨损的数值预测

失效分析与预防 2022年第3期17卷 169-176页

作者：陈元达叶晓浩胡政孙士平南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 哈尔科夫国立航空航天大学火箭与空间技术学院乌克兰哈尔科夫

固体颗粒的冲蚀磨损是导致液体管道壁面磨损甚至失效的主要原因。本文基于计算流体动力学(CFD)方法,研究弯管在不同条件下冲蚀磨损分布规律。对8种常用的冲蚀模型分别进行计算评估,结果显示,基于DNV冲蚀模型的预测结果与实验结果吻合较... 详细信息

固体颗粒的冲蚀磨损是导致液体管道壁面磨损甚至失效的主要原因。本文基于计算流体动力学(CFD)方法,研究弯管在不同条件下冲蚀磨损分布规律。对8种常用的冲蚀模型分别进行计算评估,结果显示,基于DNV冲蚀模型的预测结果与实验结果吻合较好。基于DNV模型研究不同颗粒属性下弯管冲蚀磨损的分布规律。结果表明:随着颗粒直径从10μm增加到200μm,最大磨损速率先减小后增大;当颗粒质量流量为0.02~0.20 kg/s时,最大磨损速率随着颗粒质量流量的增大而线性增大;随着颗粒形状系数从0.2增加到1.0,最大磨损速率先增大后减小。研究结果可为实际工程应用提供一定的理论支撑。

关键词：流体动力学弯管流动冲蚀磨损液固两相

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用于微纳卫星的灵巧对接机构设计

中国空间科学技术 2023年

作者：陶新勇康国华武俊峰胡苗苗杨正昊周绍辉南京航空航天大学航天学院上海航天空间技术有限公司

要将微纳卫星拼接成超大型可变构航天器，其中微型高精度相对姿态重复可调的对接机构设计是关键环节。本文基于Stewart机构，设计了一种高精度的相对姿态重复可调对接机构。该机构针对对接锁定后相对姿态精密调节的问题，分析了对接机... 详细信息

要将微纳卫星拼接成超大型可变构航天器，其中微型高精度相对姿态重复可调的对接机构设计是关键环节。本文基于Stewart机构，设计了一种高精度的相对姿态重复可调对接机构。该机构针对对接锁定后相对姿态精密调节的问题，分析了对接机构调姿误差传递机理，建立了调姿误差传递模型，仿真计算得出理论调姿精度。通过激光微距传感器与Stewart机构形成闭环控制系统，设计了调姿控制系统误差补偿算法，实现了相对位姿的高精度调节；建立了双模块相对姿态调节场景下的动力学模型，结合调姿运动轨迹分析了机构各个伸缩杆电机驱动力变化规律；仿真分析及实物调姿测试表明，对接机构重量仅为2.43kg，包络球半径仅为10cm，三轴姿态调节精度可达±0.02°，对接机构最大调姿负载为65N，可以应用于微纳组合体航天器精确变构。

关键词：对接机构变构航天器相对姿态姿态调节微纳卫星

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基于时空图卷积的航段拥挤态势预测

北京航空航天大学学报 2023年

作者：殷建棠刘继新田文张颖陈海燕南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京航空航天大学通用航空与飞行学院南京航空航天大学民航学院

针对空中交通流量增加而导致航段拥挤现象加重的问题，对航段拥挤态势预测进行了研究。采用时空图卷积模型可以很好地提取航段空间特征和捕捉交通数据时间特征。将区域扇区航段网络转化为模型输入的航段拓扑图，其中，点的信息代表航段... 详细信息

针对空中交通流量增加而导致航段拥挤现象加重的问题，对航段拥挤态势预测进行了研究。采用时空图卷积模型可以很好地提取航段空间特征和捕捉交通数据时间特征。将区域扇区航段网络转化为模型输入的航段拓扑图，其中，点的信息代表航段网络中边的信息；提出一种新的衡量航段拥挤的指标：航段单位长度飞机平均飞行时间；建立新的四维特征数据表示航段拓扑图中点的信息；基于图卷积网络（GCN）和门控循环单元（GRU）组成的时空图卷积神经网络对指标进行预测。实验结果表明：与传统自回归求和滑动平均模型（ARIMA）和GRU相比，采用的模型短期预测（15min）下性能最优，均方根误差（RMSE）分别下降了21.95%和23.36%，平均绝对误差（MAE）分别下降了1.46%和3.89%。采用的方法充分利用影响航段拥堵态势的输入特征，捕捉航段交通流之间的时空相关性，能有效提高航段拥堵预测的精度，为准确把握各航段交通流运行态势并实施有效的管理提供了技术支撑。

关键词：空中交通管理航段拥挤态势预测图卷积网络时空相关性交通数据

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金属材料二次电子发射系数的复合半经验模型

高电压技术 2023年第9期49卷 3819-3826页

作者：张雨婷杨晶杨兆伦张娜崔万照中国空间技术研究院西安分院空间微波技术重点实验室西安710110 南京航空航天大学航天学院南京211106

二次电子发射模型的精度对精确预测空间大功率微波部件微放电阈值有很大影响。针对现有二次电子发射唯象模型的不足,采用分段函数的思想建立了一种计算金属材料二次电子发射系数(secondary electron yield,SEY)的复合半经验模型。该模型... 详细信息

二次电子发射模型的精度对精确预测空间大功率微波部件微放电阈值有很大影响。针对现有二次电子发射唯象模型的不足,采用分段函数的思想建立了一种计算金属材料二次电子发射系数(secondary electron yield,SEY)的复合半经验模型。该模型以Vaughan模型计算入射能量Ep空间大功率微波部件的微放电功率阈值的模拟。

关键词：二次电子发射空间大功率微波部件唯象模型分段函数微放电

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基于等离子体磁壳的行星探测器制动机理研究

中国空间科学技术 2022年第6期42卷 35-45页

作者：董宜承王伟宗张金瑞齐岳闫家启北京航空航天大学宇航学院北京102206 中国空间技术研究院北京100094

等离子体磁壳制动技术是一种新型的行星探测器制动手段,具有制动阻力可调、可靠性高、结构质量小等优势,具有潜在的应用前景。开展了等离子体磁壳制动产生方式与工作机理的数值仿真研究。首先,以火星探测器的制动为背景,将等离子体磁壳... 详细信息

等离子体磁壳制动技术是一种新型的行星探测器制动手段,具有制动阻力可调、可靠性高、结构质量小等优势,具有潜在的应用前景。开展了等离子体磁壳制动产生方式与工作机理的数值仿真研究。首先,以火星探测器的制动为背景,将等离子体磁壳简化为圆柱构型,建立了等离子体磁壳宏观模型,得到了制动阻力、有效捕获面积和探测器速度随轨道高度的变化关系。随后以等离子体磁壳中离子、电子和次中性粒子之间的相互作用为研究对象,建立了等离子体磁壳微观模型,获得了等离子体粒子数密度和温度随时间变化的规律。微观模型与宏观模型计算出的制动阻力一致,验证了两种模型的有效性。

关键词：等离子体磁壳大气制动火星探测器数值仿真作用机理

高熵陶瓷薄膜晶体结构、制备及其功能特性研究进展

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表面技术 2023年第12期52卷 274-288,314页

作者：谷佳慧魏东博高泽宇刘建华胡玉锦张平则南京航空航天大学材料与科学技术学院南京210016

高熵陶瓷薄膜是在高熵合金薄膜中掺入C、N、O等非金属元素形成的碳化物、氮化物、氧化物等性能更优异的薄膜材料。由于高熵陶瓷薄膜具有组分可调节空间大、熵效应独特及材料性能可调控等优点,因此高熵陶瓷薄膜无论是作为结构材料还是功... 详细信息

高熵陶瓷薄膜是在高熵合金薄膜中掺入C、N、O等非金属元素形成的碳化物、氮化物、氧化物等性能更优异的薄膜材料。由于高熵陶瓷薄膜具有组分可调节空间大、熵效应独特及材料性能可调控等优点,因此高熵陶瓷薄膜无论是作为结构材料还是功能材料,都有望成为综合多种优异性能的薄膜材料。首先介绍了含有C、N、O等不同非金属元素的高熵陶瓷薄膜的晶体结构,并研究了改变晶体结构的影响因素。除了掺入薄膜中的C、N、O等非金属元素含量会对薄膜的晶体结构产生显著影响外,制备工艺中的工艺参数也会对高熵陶瓷薄膜的晶体结构产生影响。例如,随着基底温度的升高,高熵氮化物薄膜会由非晶结构转变为简单的FCC固溶体结构。另外,基底偏压虽不能直接影响高熵陶瓷薄膜的晶体结构,但对薄膜的择优取向有着显著影响。综述了制备高熵陶瓷薄膜常用的技术,包括磁控溅射技术、脉冲激光沉积技术、真空电弧沉积等。综述了目前国内外研究者对高熵陶瓷薄膜的功能特性的研究进展,包括抗辐照性、扩散阻挡性、电催化性、磁学性、生物相容性等。最后总结了高熵陶瓷薄膜的应用,并指出了目前研究的不足,以及高熵陶瓷薄膜未来的研究方向。

关键词：高熵陶瓷薄膜晶体结构制备工艺功能特性应用

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一种卫星姿态控制系统故障定位研究方法

航天控制 2022年第2期40卷 28-34页

作者：何漫丽程月华韩笑冬王泽叶正宇南京航空航天大学航天学院南京211100 南京航空航天大学自动化学院南京211100 中国空间技术研究院北京100094

针对缺乏故障样本的卫星姿态控制系统(ACS)故障诊断问题,研究一种基于迁移成分分析(Transfer Component Analysis, TCA)的卫星姿态控制系统故障定位方法。以设计阶段的卫星模型作为标称模型,以在轨卫星作为实际模型;利用标称模型和实际... 详细信息

针对缺乏故障样本的卫星姿态控制系统(ACS)故障诊断问题,研究一种基于迁移成分分析(Transfer Component Analysis, TCA)的卫星姿态控制系统故障定位方法。以设计阶段的卫星模型作为标称模型,以在轨卫星作为实际模型;利用标称模型和实际模型的健康数据拟合ACS系统模型,生成残差信号,提取故障特征。以标称模型残差特征、实际卫星残差特征分别作为源域、目标域数据,利用TCA方法进行特征变换,以减小源域和目标域的残差特征分布差异,从而解决在轨卫星的故障诊断问题。基于三轴气浮台的半物理仿真试验表明,在无故障样本情况下,本文所设计的引入TCA的卫星ACS系统故障定位方法明显提高了故障部件定位的准确性。

关键词：迁移成分分析(TCA) 卫星姿态控制系统故障定位

基于Rowhammer物理不可克隆函数的物理设备测绘框架

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电子与信息学报 2023年第9期45卷 3200-3209页

作者：刘镝徐闻含王文东李大伟关振宇刘建伟北京航空航天大学网络空间安全学院北京100191

网络空间测绘的核心问题是准确识别和动态跟踪设备。然而,随着匿名化技术的发展,设备可以拥有多个IP地址和MAC地址。这使得通过传统的测绘技术将多个虚拟属性映射到同一个物理设备上变得更加困难。该文提出一种基于物理不可克隆函数(PUF... 详细信息

网络空间测绘的核心问题是准确识别和动态跟踪设备。然而,随着匿名化技术的发展,设备可以拥有多个IP地址和MAC地址。这使得通过传统的测绘技术将多个虚拟属性映射到同一个物理设备上变得更加困难。该文提出一种基于物理不可克隆函数(PUF)的测绘框架。该框架可以主动检测网络空间中的物理资源,并根据物理指纹构建资源画像来动态跟踪设备。同时,该文提出一种在配备第四代双倍速率(DDR4)内存的个人电脑(PC)上实现基于Rowhammer的动态随机存取存储器物理不可克隆函数(DRAM PUF)的方法。性能评估表明,该方法在PC上提取的Rowhammer PUF的响应是唯一且可靠的,并可以作为设备的唯一物理指纹。实验结果表明,即使目标设备修改了MAC地址、IP地址或重装了操作系统,该文提出的框架仍然可以通过构建一个用于设备匹配的物理指纹数据库,对目标设备进行准确的标识。

关键词：网络空间测绘物理指纹物理不可克隆函数 Rowhammer物理不可克隆函数