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近地小行星撞击事件处置规则与处置流程

空间科学学报 2024年第2期44卷 287-298页

作者：洪宇陈永强蔡铤彬常笑徐良景红宝宇航动力学国家重点实验室西安710043

针对中国近地小行星防御研究在处置规则、协同机制、运行流程等方面存在的不足,为了应对小行星防御和灾害救援方面不断提升的需求,提出一种小行星防御仿真推演策略.根据国内外小行星防御发展现状,分析了中国小行星防御方面存在的差距.... 详细信息

针对中国近地小行星防御研究在处置规则、协同机制、运行流程等方面存在的不足,为了应对小行星防御和灾害救援方面不断提升的需求,提出一种小行星防御仿真推演策略.根据国内外小行星防御发展现状,分析了中国小行星防御方面存在的差距.从机制建立和协同应急处置的角度出发,分析了国内外小行星防御仿真推演情况.基于国内外研究现状,设计了一套小行星防御仿真推演方案,提出了中国开展小行星防御演练的组织架构,包括指导层、事件处置层和业务支撑层等三个层次,为小行星防御演练提供基本的组织支撑;给出了小行星撞击事件的应急响应机制和一般处置规则设想,为事件的处置和组织架构中各层次运行提供了规则基础;初步设计了演练场景,对机制和规则进行了验证,为近地小行星防御工作组织及实施提供了参考.

关键词：近地小行星应急响应机制防御演练协同机制

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论回旋电子与涡旋电磁波量子:涡旋电子波包

电子学报 2024年第5期52卷 414-420页

作者：王哲远张超清华大学航天航空学院航空宇航电子系统实验室北京100084

回旋电子辐射涡旋电磁波量子的理论模型是量子态涡旋电磁波技术的关键.本文是“论回旋电子与涡旋电磁波量子”系列论文的第一部分,建立了“涡旋电子波包”相关理论模型.能级跃迁辐射是涡旋电子最自然的辐射之一.为了给出单个涡旋电子回... 详细信息

回旋电子辐射涡旋电磁波量子的理论模型是量子态涡旋电磁波技术的关键.本文是“论回旋电子与涡旋电磁波量子”系列论文的第一部分,建立了“涡旋电子波包”相关理论模型.能级跃迁辐射是涡旋电子最自然的辐射之一.为了给出单个涡旋电子回旋辐射产生涡旋电磁波量子机理,本文根据磁场中电子的守恒量推导了恒定磁场中涡旋电子波函数,对相对论电子波包的运动情况做出分析,并通过求解狄拉克方程解释了自旋角动量和轨道角动量在本质上不可分割的情况.另外,在求解过程中根据相对论能量本征方程得到回旋电子在磁场中的横向能级分布,即朗道能级,并仿真得到电子具有确切轨道角动量数时的朗道能级形状.

关键词：能级跃迁辐射涡旋电子涡旋电磁波量子轨道角动量朗道能级相对论效应正则动量

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旋转导弹横向喷流干扰特性数值模拟

兵工学报 2024年第1期45卷 105-121页

作者：雷娟棉高毅勇政北京理工大学宇航学院北京100081 空间物理重点实验室北京100076

为研究超声速来流条件下旋转导弹横向喷流干扰流场结构及喷流干扰对导弹气动特性的影响和机理,使用基于雷诺平均非定常N-S方程和滑移网格技术的非定常数值方法对旋转导弹横向喷流干扰流场进行模拟。研究旋转对导弹横向喷流控制效果的影... 详细信息

为研究超声速来流条件下旋转导弹横向喷流干扰流场结构及喷流干扰对导弹气动特性的影响和机理,使用基于雷诺平均非定常N-S方程和滑移网格技术的非定常数值方法对旋转导弹横向喷流干扰流场进行模拟。研究旋转对导弹横向喷流控制效果的影响,给出不同条件下导弹的气动特性变化规律,分析了横向喷流对旋转导弹气动特性的影响。研究结果表明:旋转会导致导弹横向喷流控制力发生偏转,偏转方向与旋转方向相反,偏转角度随着转速增加而增加;在小攻角下,喷流干扰效应产生的附加侧向力和偏航力矩系数的瞬时值比旋转马格努斯效应产生的侧向力和偏航力矩系数的瞬时值大一个数量级,随着攻角增大,旋转马格努斯效应引起的侧向力和偏航力矩系数占全弹的比例增大,喷流引起的附加侧向力和偏航力矩量值减小;旋转导弹横向喷流控制扇面内气动系数随滚转角变化具有很强的非定常性,当喷流控制扇面角度不大时,时均侧向气动特性与对称面处滚转角下的瞬时值侧向气动特性比较接近,不同扇面角度内有喷流的时均侧向力系数和偏航力矩系数远大于无喷流时。

关键词：旋转导弹横向喷流喷流干扰侧向力数值模拟

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非厄米力学系统基本原理与研究进展

力学进展 2024年第1期54卷 1-60页

作者：耿琳琳袁锦波程文胡更开周萧明北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室

非厄米理论是研究开放系统动力学行为的一种理论框架,其概念起源于量子力学,借助该理论可以揭示出奇异点、手性模态转换、拓扑趋肤效应等新奇现象,为反常波动与振动调控提供了新思路.本文着重以力学的语言对非厄米系统的基础概念进行介... 详细信息

非厄米理论是研究开放系统动力学行为的一种理论框架,其概念起源于量子力学,借助该理论可以揭示出奇异点、手性模态转换、拓扑趋肤效应等新奇现象,为反常波动与振动调控提供了新思路.本文着重以力学的语言对非厄米系统的基础概念进行介绍,阐明经典系统与非厄米系统的关联和扩展关系,并介绍相关前沿研究进展.首先介绍非厄米力学系统中的奇异点、宇称-时间反演对称性等基本概念,并介绍奇异点微扰理论及其在高灵敏度传感等领域的应用机理,之后介绍奇异点附近特征值曲面的拓扑结构,以及环绕奇异点的模态演化规律,最后介绍非厄米力学系统中的拓扑波动行为.

关键词：非厄米系统非保守系统奇异点宇称-时间反演对称非厄米拓扑

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基于非线性特性的空间站转位机构拓扑优化

空间科学学报 2024年第5期44卷 894-902页

作者：刘汉武李长军金小萍张华上海宇航系统工程研究所上海201109 宇航空间机构全国重点实验室上海201108 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108

针对含非线性特性的空间站转位机构轻量化设计问题,建立了考虑非线性特性的结构/机构拓扑优化分析方法,通过模拟静力试验过程方法得到其力–位移曲线,按照特定的原则提取出非线性结构的等效刚度,得出转位机构捕获连接机构考虑非线性特... 详细信息

针对含非线性特性的空间站转位机构轻量化设计问题,建立了考虑非线性特性的结构/机构拓扑优化分析方法,通过模拟静力试验过程方法得到其力–位移曲线,按照特定的原则提取出非线性结构的等效刚度,得出转位机构捕获连接机构考虑非线性特性的分析结果与静刚度试验结果误差在10%以内,满足工程实际应用需要,说明了捕获连接机构非线性刚度分析方法的可行性.采用变密度法(SIMP),建立了含非线性特性的转位机构拓扑优化模型,开展了空间站转位机构中间支架拓扑优化分析和减重设计,结构减重24%.分析结果表明,转位机构满足刚度和强度要求,实现了空间站转位机构轻量化设计的目标,说明了该分析方法的有效性.本研究建立的含局部非线性特性的拓扑优化分析方法为空间站转位机构轻量化设计提供了解决途径,也为其他非线性结构机构拓扑优化提供了参考,同时为中国空间站重点工程项目的建设提供了技术支撑.

关键词：中国空间站转位机构非线性等效刚度拓扑优化

溶质引起的自由液面Marangoni铺展研究综述

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力学学报 2024年第6期56卷 1511-1528页

作者：黄彦如黄睿雯马雪李真珍滕宏辉北京理工大学宇航学院北京100081 巴黎西岱大学复杂物质与系统实验室法国巴黎75013

Marangoni流动是一种由表面张力梯度驱动的界面铺展和液体内部的对流.其中,表面张力梯度可以通过温度或溶质的不均匀分布来调控.由溶质引起的Marangoni铺展在呼吸道药物输送等生物医学领域、复杂结构颗粒制备和镀膜等先进制造领域有着... 详细信息

Marangoni流动是一种由表面张力梯度驱动的界面铺展和液体内部的对流.其中,表面张力梯度可以通过温度或溶质的不均匀分布来调控.由溶质引起的Marangoni铺展在呼吸道药物输送等生物医学领域、复杂结构颗粒制备和镀膜等先进制造领域有着重要应用.溶质分子的诸多物理化学过程都会对Marangoni铺展的动力学产生影响,例如分子在界面上的输运、液滴与基底之间的物质交换、挥发性溶质在自由液面的蒸发,都会对表面张力梯度起到动态的调控作用.同时,在铺展液体特殊的本构性质和Marangoni铺展提供的强剪切率的共同作用下,流体会呈现一系列复杂而有趣的现象.文章着重介绍近年来领域内开展的由溶质引起的Marangoni铺展,包括表面活性分子参与的Marangoni铺展,互混液体界面、复杂流体自由液面的Marangoni铺展,以及组分差异性蒸发引起的Marangoni铺展,并阐述它们的演化机制.最后将列举Marangoni铺展在新兴工业领域中的应用,为开发借助溶质的本构性质等物理化学性质实现液体驱动的低能耗器件和生产工艺提供参考.

关键词： Marangoni流表面活性分子接触线不稳定性差异性蒸发

神经网络架构轻量化搜索的飞行器控制律自学习方法

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宇航学报 2024年第5期45卷 762-769页

作者：王昭磊王露荻路坤锋禹春梅李晓敏林平宇航智能控制技术全国重点实验室北京100854 北京航天自动控制研究所北京100854

针对在运用Soft actor-critic(SAC)强化学习算法实现复杂的飞行器控制律自学习过程中,超参数设定高度依赖于人工经验进而造成设计难度大的问题,提出一种基于神经网络架构轻量化搜索策略的飞行器控制律自学习方法。该方法在将神经网络架... 详细信息

针对在运用Soft actor-critic(SAC)强化学习算法实现复杂的飞行器控制律自学习过程中,超参数设定高度依赖于人工经验进而造成设计难度大的问题,提出一种基于神经网络架构轻量化搜索策略的飞行器控制律自学习方法。该方法在将神经网络架构设计问题转化为图拓扑生成问题的基础上,结合LSTM循环神经网络的图拓扑生成算法、基于权重共享的深度强化学习参数轻量化训练与评估机制,以及基于策略梯度的图拓扑生成器参数学习算法,给出了一种面向深度强化学习的轻量化自动搜索框架,实现了SAC训练算法中神经网络架构超参数的自动优化,进而完成了控制律的自学习。以三维空间返回着陆控制为例,验证了所提方法的有效性和实用性。

关键词：飞行器控制律自学习自动机器学习网络架构搜索 SAC强化学习

升空平台相对测量误差对定位精度的影响及定位算法

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北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 187-197页

作者：欧阳晓凤曾芳玲吕大千董天宝韩宜静国防科技大学电子对抗学院合肥230037 宇航动力学国家重点实验室西安710043

针对精准协同任务下的分布式升空平台高精度相对定位需求,基于超宽带(UWB)测距传感器研究了相对测距与定位模型,对UWB模块在非理想情况下存在的误差因素进行了推导分析,包括天线相位中心误差、测距刷新率和悬停稳定度。在此基础上对噪... 详细信息

针对精准协同任务下的分布式升空平台高精度相对定位需求,基于超宽带(UWB)测距传感器研究了相对测距与定位模型,对UWB模块在非理想情况下存在的误差因素进行了推导分析,包括天线相位中心误差、测距刷新率和悬停稳定度。在此基础上对噪声成分进行了实测分析与滤波处理:通过Allan方差辨识UWB传感器噪声,并将有色噪声模型及估计参数引入到定位算法量测更新中,通过改进扩展卡尔曼滤波算法实现了分布式升空平台相对定位。仿真结果表明:在相对测量噪声服从非高斯分布情况下,所提算法相较于传统算法位置估计精度提高约23.43%。与传统算法相比,所提算法可减少测量色噪声影响,提高卫星导航拒止环境下的相对定位精度。

关键词：升空平台相对定位误差分析超宽带传感器 Allan方差

面向变构型飞行器的强化学习位置姿态一体化控制方法

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宇航学报 2024年第7期45卷 1100-1110页

作者：路坤锋贾晨辉黄旭刘晓东柳嘉润王昭磊北京航天自动控制研究所北京100854 宇航智能控制技术全国重点实验室北京100854

针对变构型飞行器在飞行过程中由于构型发生改变导致其质心、气动力、转动惯量和气动力矩以及飞行器的抗扰能力等参数或特性发生变化,对飞行器飞行控制品质产生较大影响的问题,提出一种基于强化学习的变构型飞行器一体化位置姿态控制方... 详细信息

针对变构型飞行器在飞行过程中由于构型发生改变导致其质心、气动力、转动惯量和气动力矩以及飞行器的抗扰能力等参数或特性发生变化,对飞行器飞行控制品质产生较大影响的问题,提出一种基于强化学习的变构型飞行器一体化位置姿态控制方法,通过孪生延迟深度确定性策略梯度(TD3)强化学习算法训练神经网络控制律,实现变构型飞行器的一体化位置姿态控制。算法通过数学仿真与飞行试验进行了验证,仿真结果与飞行试验结果表明,该算法所设计的神经网络控制律能够实现变构型飞行器的一体化位置姿态控制,并对于外界干扰具有较强的适应能力。

关键词：强化学习变构型飞行器位置控制姿态控制