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基于风云三号G星/中分辨率光谱成像仪-降水型近红外通道数据的大气可降水量反演

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光学学报 2024年第12期44卷 136-144页

作者：谢艳清袁德帅樊程张立国王田野梁伟肖前循张苗苗温渊李云端李正强上海航天技术研究院上海卫星工程研究所上海201109 中国科学院空天信息创新研究院北京100094

中分辨率光谱成像仪-降水型(MERSI-RM)是中国首颗低倾角轨道气象卫星风云三号G星(FY-3G)的主要载荷之一。FY-3G的过境时间与FY-3D和Terra等大多数极轨气象卫星存在明显差异,基于FY-3G/MERSI-RM开发的大气可降水量(PWV)数据对于天气系统... 详细信息

中分辨率光谱成像仪-降水型(MERSI-RM)是中国首颗低倾角轨道气象卫星风云三号G星(FY-3G)的主要载荷之一。FY-3G的过境时间与FY-3D和Terra等大多数极轨气象卫星存在明显差异,基于FY-3G/MERSI-RM开发的大气可降水量(PWV)数据对于天气系统等研究具有重要意义。然而,目前尚缺乏可获取的MERSI-RM PWV数据。为填补这一空白,本文面向MERSI-RM开发了一套半经验PWV反演算法。该算法首先对MERSI-RM数据和地基PWV数据进行时空匹配,继而基于东半球的匹配结果完成水汽反演模型的构建。该算法仅通过一个简单的公式就可以实现水汽反演,具有极高的反演效率。基于西半球地基数据的验证结果显示,使用半经验反演算法开发的MERSI-RM PWV数据的均方根误差和相对误差分别为0.20 cm和0.10。与基于常用的辐射传输模型算法开发的MERSI-RM PWV数据相比,使用本文提出的半经验PWV反演算法开发的MERSI-RM PWV数据,误差至少减小了33%;与当前被广泛使用的Terra/中分辨率成像光谱仪(MODIS)官方PWV数据(MOD05)相比,误差至少减小了65%。上述结果表明,本文面向MERSI-RM开发的PWV反演算法具有较高的反演精度。为对半经验反演算法进行更加全面的评估,并提供更多的建模方法选择,本文还测试了基于随机分配数据构建的PWV反演模型。使用地基数据的验证结果显示,基于上述两种方法构建的PWV反演模型的反演精度的差别可忽略不计。实际应用时,用户可对上述建模方法进行自由选择。

关键词：遥感反演大气可降水量风云三号G星中分辨率光谱成像仪-降水型

面向货运任务的混电垂直起降无人机能量管理策略和任务路径综合优化

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航空学报 2024年第14期45卷 270-283页

作者：何程童玉奇夏兴禄陈刚南京航空航天大学无人机研究院南京210016 上海航天技术研究院上海宇航系统工程研究所上海201109 北京航空航天大学无人系统研究院北京100191

针对混电垂直起降无人机货运任务降低能耗和任务成本的需求,提出了混电垂直起降无人机能量管理策略和任务路径综合优化方法。综合考虑垂起、前飞和转换模态下的功率需求、电池充放电特性、发动机燃油特性,搭建了垂直起降无人机混电推进... 详细信息

针对混电垂直起降无人机货运任务降低能耗和任务成本的需求,提出了混电垂直起降无人机能量管理策略和任务路径综合优化方法。综合考虑垂起、前飞和转换模态下的功率需求、电池充放电特性、发动机燃油特性,搭建了垂直起降无人机混电推进系统能耗模型,提出了基于动态规划的垂直起降无人机混电系统能量管理策略,构建了能量管理策略和货运任务路径综合优化模型以及基于最短路径解算器和动态规划解算器的二级效用评价体系。利用该方法,对2个案例进行了整体运行路径及各架次的能量管理方案的优化。结果表明,相较于最短路径优化,所提方法能够综合考虑混电系统管理策略和运行路径对能耗的影响,在满足多种约束的前提下,可规划出合理的运行路径及对应的能量管理方案,实现了任务成本最小化。

关键词：垂直起降混电推进能量管理路径规划多学科优化

类双锥型升力式返回器横航向不稳定性分析及改进

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北京航空航天大学学报 2024年第9期50卷 2800-2809页

作者：陈刚孙雪李广兴赵丹马建颖何程上海航天技术研究院上海宇航系统工程研究所上海201109 南京航空航天大学无人机研究院南京210016

类双锥型升力式返回器的横航向稳定性对其理想再入策略的实施构成严苛的约束,且在设计阶段需要进行专门分析。针对类双锥型升力式返回器的标称再入过程,使用数值仿真方法计算该飞行器在全速域、宽迎角范围内的横航向稳定性,结合流场特... 详细信息

类双锥型升力式返回器的横航向稳定性对其理想再入策略的实施构成严苛的约束,且在设计阶段需要进行专门分析。针对类双锥型升力式返回器的标称再入过程,使用数值仿真方法计算该飞行器在全速域、宽迎角范围内的横航向稳定性,结合流场特征分析亚/跨/超声速速域内的横航向稳定性突变规律;重点分析涡流发生器、航向增强型面、重心偏置对横航向稳定性的影响及其作用机理,最终确定了航向舵偏转与重心偏置相结合的方案就是最佳横航向增稳方案。

关键词：升力式返回器高超声速横航向稳定性流动机理增稳措施

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面向载人任务开展月面建造的设想

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第8期52卷 7-15页

作者：张崇峰许惟扬童玉奇崔宇新上海航天技术研究院上海201109 上海宇航系统工程研究所上海201109 北京航空航天大学北京100191

围绕载人登月工程的总体规划和部署,将月面发展划分为实施登月、驻月能力拓展及月球科研站三阶段,并提出分步实施、循序渐进的载人月球科研站建造规划.基于载人月球任务面临的环境问题与工程挑战,论证不同发展阶段对月面建造能力的要求... 详细信息

围绕载人登月工程的总体规划和部署,将月面发展划分为实施登月、驻月能力拓展及月球科研站三阶段,并提出分步实施、循序渐进的载人月球科研站建造规划.基于载人月球任务面临的环境问题与工程挑战,论证不同发展阶段对月面建造能力的要求.在深入分析月面居住设施、通信设施、能源设施、地月及月面运输等建造需求的基础上,全面剖析月面建造系统组成.结合前人研究成果,综合对比多种载人月球基地方案,提出基于操作机器人、3D打印机器人等月面作业机器人的月面建造方案设想;同时,围绕未来建设月球熔岩管洞穴基地的目标,深入分析熔岩管洞穴开发建设需求与挑战,为未来月球基地建设提供参考依据.

关键词：载人月球探测月面建造月球熔洞月球科研站原位建造

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乘波依赖区

力学学报 2024年第6期56卷 1644-1654页

作者：孟旭飞白鹏刘建霞陈立立刘传振中国航天空气动力技术研究院北京100074 中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

在应用乘波体设计气动布局时,一般默认乘波面不可修改,这带来了例如下表面修形困难、容积不可调等问题.文章提出乘波依赖区的概念,即决定乘波体主激波的物面区域,借助特征线理论,确定无黏轴对称超声速流场中激波依赖的流场区域,将此部... 详细信息

在应用乘波体设计气动布局时,一般默认乘波面不可修改,这带来了例如下表面修形困难、容积不可调等问题.文章提出乘波依赖区的概念,即决定乘波体主激波的物面区域,借助特征线理论,确定无黏轴对称超声速流场中激波依赖的流场区域,将此部分区域流场作为基准流场,追踪流线生成相应的乘波曲面即为乘波依赖区.根据斜激波理论初步分析了影响乘波依赖区大小的因素,并使用计算流体力学技术对保留不同乘波面范围的测试外形进行了验证,分析后缘截面及对称面流场激波结构及升阻力特性和纵向稳定性.结果表明,仅保留乘波依赖区即可维持主要的激波形状,使得激波附着于测试外形前缘,保持良好的乘波特性.乘波依赖区力图在不破坏乘波效应的基础上,确定乘波体的哪些区域可以修改,对乘波体扩容、减阻、宽速域设计和进气道安装布置具有一定参考意义.

关键词：乘波体密切锥激波依赖区特征线

星下点观测的星载卫星导航反射信号海面风矢量极大似然估计

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电子与信息学报 2024年第4期46卷 1418-1427页

作者：王峰李建强张国栋张琦杨东凯北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 北京航空航天大学宇航学院北京100191 上海航天技术研究院上海201109 中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 上海埃依斯航天科技有限公司上海201109

该文针对星载全球导航卫星反射计(GNSS-R)镜面反射信号对海面风向不敏感导致海面风向反演难问题,分析非镜向海面散射信号特征,提出星下点非镜向观测模式,定义该模式下海面风矢量敏感特征观测量,在此基础上提出基于星载GNSS-R海面风矢量... 详细信息

该文针对星载全球导航卫星反射计(GNSS-R)镜面反射信号对海面风向不敏感导致海面风向反演难问题,分析非镜向海面散射信号特征,提出星下点非镜向观测模式,定义该模式下海面风矢量敏感特征观测量,在此基础上提出基于星载GNSS-R海面风矢量极大似然估计(MLE)反演算法直接利用两颗及以上导航卫星的星下点非镜向散射信号进行海面风矢量的反演,并提出风矢量搜索算法提高反演效率。通过搭建星载GNSS-R仿真平台验证算法的可行性和评估算法性能。结果表明:所提算法可直接利用非镜向独立观测模式下的多颗导航卫星散射信号反演得到海面风速和风向;多星观测可消除观测几何导致的模糊解从而将海风风向4个模糊解降至2个模糊解,但无法消除海浪谱的对称性导致的海面风向模糊解。在2~25 m/s的风速内,当信噪比(SNR)大于11 dB时,3星观测的风速均方根误差(RMSE)优于2 m/s,风向的均方根误差优于15°。

关键词：全球导航卫星系统反射计极大似然估计海面风矢量遥感

高速条件下细长旋成体背风区流动特性试验研究

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兵工学报 2024年第3期45卷 818-827页

作者：李晓辉王宏伟熊红亮石伟龙任少洁黄湛中国航天空气动力技术研究院北京100074

导弹全方向攻击时会产生由旋涡主导的复杂流动,发生转捩和流动分离,对导弹的机动性和控制能力具有重大影响。为探索攻角及马赫数对弹体流动形态的影响,针对某细长旋成体在FD-12风洞开展高速粒子图像测速及荧光油流试验,来流Ma分别为0.4... 详细信息

导弹全方向攻击时会产生由旋涡主导的复杂流动,发生转捩和流动分离,对导弹的机动性和控制能力具有重大影响。为探索攻角及马赫数对弹体流动形态的影响,针对某细长旋成体在FD-12风洞开展高速粒子图像测速及荧光油流试验,来流Ma分别为0.4、0.6、0.8,攻角范围α为0°~180°,获取了细长体背风区的流场特性演化规律。研究结果表明:当攻角α90°时,情况有所不同,α=100°及α=120°时背风区存在非定常涡脱落现象,时均流场具有明显的非对称性;当攻角α=150°时,迎风面分离区出现不对称偏移,初始分离区下边界已越过模型端面,在模型中后部形成分离线;当攻角α=180°时,时均流场没有明显的特征,在模型头部位置出现了环形分离区及再附区,表明由于底部扰动的影响,该截面流场呈现局部的非定常、非线性流动状态;在攻角相同情况下,增大流场的来流Ma,不但会使分离涡的影响范围变大,也会导致分离涡的位置抬高。

关键词：细长体大攻角粒子图像测速流动分离旋涡

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受限空间中斜爆震波波系结构及其演化

推进技术 2024年第2期45卷 86-96页

作者：覃建秀朱德华中国航天空气动力技术研究院北京100074

为了研究真实发动机中受限空间内斜爆震波的宏观波系结构,采用欧拉方程结合详细反应机理的数值模拟方法,开展了受限空间的斜爆震波的数值模拟,分析了不同转折角下斜爆震波波系结构及其演化过程。结果表明,在上壁面转折处膨胀波的影响下... 详细信息

为了研究真实发动机中受限空间内斜爆震波的宏观波系结构,采用欧拉方程结合详细反应机理的数值模拟方法,开展了受限空间的斜爆震波的数值模拟,分析了不同转折角下斜爆震波波系结构及其演化过程。结果表明,在上壁面转折处膨胀波的影响下,斜爆震波反射形成的马赫杆在前移过程中衰减,最终会在上扩张壁面附近形成高温回流区和低温三角区的稳定结构,三角区由转折处波系、回流区和下游斜爆震波组成。随转折角增大,最终在转折处点处依次形成激波、弱压缩波和膨胀波,与斜爆震波相交,交点下游的斜爆震波衰减,在末端出现解耦现象。

关键词：斜爆震波波系结构受限空间演化过程膨胀波

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基于LHP的数据中心服务器芯片级散热技术

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 126-131页

作者：薛志虎艾邦成曲伟中国航天空气动力技术研究院北京100074

针对绿色数据中心的高效散热和节能降耗需求,开展了基于环路热管的数据中心服务器芯片级散热技术研究,完成了高性能环路热管在真实服务器上的应用开发和不同冷端温度条件下的测试实验.实验结果显示:在相同测试条件下,液冷式环路热管对... 详细信息

针对绿色数据中心的高效散热和节能降耗需求,开展了基于环路热管的数据中心服务器芯片级散热技术研究,完成了高性能环路热管在真实服务器上的应用开发和不同冷端温度条件下的测试实验.实验结果显示:在相同测试条件下,液冷式环路热管对服务器芯片的控温值比传统翅片热沉结构降低29~32℃,风冷式环路热管对服务器芯片的控温值比传统翅片热沉结构降低29~30℃,为提高数据中心的供水温度和送风温度而降低数据中心制冷能耗创造了条件.采用环路热管芯片级散热技术的服务器整机噪声值降低25~30 dB,改善了机房内人机环境的友好性.

关键词：数据中心服务器电子散热芯片级节能环路热管