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拓展高原环境的航空炸弹弹道快速解算方法

系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 2073-2081页

作者：张百川毕文豪张安李铭浩西北工业大学航空学院陕西西安710072

为快速、精确地求解高原环境下的航空炸弹弹道,在经典弹道模型的基础上,面向高原环境提出一种基于改进Runge-Kutta的航空无控炸弹弹道解算(improved Runge-Kutta based uncontrolled bombs trajectory calculation,IRK-UBTC)方法。首先... 详细信息

为快速、精确地求解高原环境下的航空炸弹弹道,在经典弹道模型的基础上,面向高原环境提出一种基于改进Runge-Kutta的航空无控炸弹弹道解算(improved Runge-Kutta based uncontrolled bombs trajectory calculation,IRK-UBTC)方法。首先,针对炸弹下落过程中时刻变化的环境参数,提出了基于起飞点的空气比重函数估算方法。然后,引入战斗机所处环境的温度、湿度、纬度、科尔奥利力等信息对经典炸弹质心运动微分方程组进行重构。最后,在三阶Runge-Kutta算法的基础上,提出了带误差控制机制的微分方程组实时解算方法。实验结果表明,该方法在1.4 GHz主频的嵌入式计算机中的解算周期小于5 ms,且最大射程误差小于0.2%,能够被有效应用于高原地区航弹弹道的实时解算。

关键词：航空无控炸弹弹道解算外弹道方程数值计算

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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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圆管瞬态换热的附加热容处理方法及热容影响分析

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工程热物理学报 2024年第1期45卷 246-254页

作者：林远方杨世宇徐向华梁新刚清华大学航天航空学院热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

管道的附加部件导致难以使用一维模型准确描述管内流体的瞬态流动换热,本文提出将其等效为温度不同于管道的部件,按照集总参数法处理附加部件与管道的换热。本文进行温度阶跃和余弦变化工况下圆管的瞬态换热特性实验研究,并采用附加热... 详细信息

管道的附加部件导致难以使用一维模型准确描述管内流体的瞬态流动换热,本文提出将其等效为温度不同于管道的部件,按照集总参数法处理附加部件与管道的换热。本文进行温度阶跃和余弦变化工况下圆管的瞬态换热特性实验研究,并采用附加热容法仿真计算出口温度响应,结果表明:附加热容法能够显著提升计算精度,各工况下仿真结果与实验数据的平均相对误差均不超过2%。同时,本文定义平均迟滞时间量化固体热容对流体温度变化的影响。

关键词：阶跃响应余弦响应附加热容法平均迟滞时间非线性拟合

多温度限制点条件下燃油热管理系统热回油特性分析

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第5期64卷 841-851页

作者：杨世宇林远方于海育徐向华梁新刚清华大学航天航空学院热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

热回油是提高飞行器燃油热管理系统性能的重要途径。为研究多温度限制点条件下燃油热管理系统的热回油特性,该文基于Python语言自主开发了燃油热管理系统稳态仿真模型,并进行了实验验证。首先分析了热回油流量对各温度限制点温度的影响... 详细信息

热回油是提高飞行器燃油热管理系统性能的重要途径。为研究多温度限制点条件下燃油热管理系统的热回油特性,该文基于Python语言自主开发了燃油热管理系统稳态仿真模型,并进行了实验验证。首先分析了热回油流量对各温度限制点温度的影响规律,结果表明热回油流量的增加并不一定使得全部温度限制点的温度均下降,甚至导致了供油箱出口温度和热回油阀出口温度的升高,这说明过大或过小的热回油流量均可能引发燃油热管理系统的失效,热回油流量存在满足温度限制要求的变化区间。对于飞机热载荷加热器出口温度和燃油喷嘴出口温度,存在热回油临界流量,当热回油流量达到临界值时,进一步增加热回油会提升系统超温的风险。随后探究了热回油作用下系统的飞机热载荷极限,发现飞机热载荷极限对应于热回油流量限制区间的大小突变为0的临界状态,且此时限制区间的下界是系统的热回油临界流量。进一步研究发现,当飞机热载荷加热器出口温度和燃油喷嘴出口温度在极限状态下同时达到各自的限制值时,系统达到正常工作时的总热载荷极限。为了充分利用系统的总热载荷极限,该文提出了可以实现系统热载荷之间相互传递的中间回路并给出了潜在方案,为飞发一体化热管理提供了一种优化途径。

关键词：热管理系统温度限制热回油热载荷极限数值模拟燃油

基于GAT的异构模型元素语义相似度匹配方法

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计算机集成制造系统 2024年

作者：黄湛钧王逸鸣尚文卓闫佳宁张安西北工业大学航空学院

模型元素语义相似度匹配是构建语义映射规则、实现异构模型（Heterogeneous Model，HM）转换的关键技术。HM模型元素语义匹配的准确性及客观性一直是个难点问题，目前现有方法对数据量及专家经验的依赖度较强，匹配模型不确定性与个性... 详细信息

模型元素语义相似度匹配是构建语义映射规则、实现异构模型（Heterogeneous Model，HM）转换的关键技术。HM模型元素语义匹配的准确性及客观性一直是个难点问题，目前现有方法对数据量及专家经验的依赖度较强，匹配模型不确定性与个性化程度高，缺乏客观方法进行有效匹配，为解决这个问题，本文提出基于图注意力网络（Graph Attention Networks，GAT）的模型元素语义相似度匹配方法。首先，构建异构图网络，实现HM的图数据格式表示；其次，对各模型所表示的图进行节点及边的特征表示嵌入，得到节点嵌入向量以及边嵌入向量；之后，采用GAT进行HM模型元素语义相似度计算；最后，本文以系统建模语言（Systems Modeling Language，SysML）状态机图元模型及时间自动机元模型为例进行验证，证明了所提方法的有效性及合理性。与现有方法进行对比分析，本文所提方法可以较大程度地减少对预先训练数据及专家经验的依赖度，同时降低匹配模型的不确定性及个性化程度，以及降低语义匹配的成本及实现难度。

关键词：异构模型模型驱动体系架构图注意力网络语义相似度模型转换

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基于动态嵌套网格技术的载荷出舱过程研究

航天返回与遥感 2024年第2期45卷 29-40页

作者：陈超群张红英陈建平童明波曾建江南京航空航天大学航空学院南京210016

针对内装载荷在空中分离出舱过程中存在的安全性和姿态稳定性问题,文章采用动态嵌套网格结合罚函数的研究方法对载荷在考虑适配器碰撞下的出舱分离过程进行了数值模拟。相较于以往的研究,该方法将分离过程中的气动特性由离散的稳态计算... 详细信息

针对内装载荷在空中分离出舱过程中存在的安全性和姿态稳定性问题,文章采用动态嵌套网格结合罚函数的研究方法对载荷在考虑适配器碰撞下的出舱分离过程进行了数值模拟。相较于以往的研究,该方法将分离过程中的气动特性由离散的稳态计算转变为连续的瞬态计算,将适配器碰撞由特征点法估算转变为节点-面法精细计算,实现了非定常流场与多体碰撞的耦合求解,拥有更好的保真性。文章首先通过与美国空军Arnolds工程发展中心风洞实验室的标模试验进行对比,验证了所采用的数值方法的准确性;随后建立了载荷出舱系统仿真模型并分析了标准工况下的出舱特性以及初始速度、初始攻角对载荷在牵引伞作用下出舱过程的影响。结果表明:标准工况下载荷能够安全平稳出舱;初始速度越低,分离过程越平稳,适配器受压缩程度越低,马赫数Ma=0.5时运载器与载荷的最小间距相较于Ma=0.8时增大了1 mm;初始攻角较大对分离时的安全性和稳定性有不利影响,攻角ɑ=15°时适配器摩擦力是ɑ=5°时的2.67倍。该方法适用于采用适配器作为安全保护措施的载荷出舱系统的数值模拟研究,所得结论可为研究载荷出舱系统分离过程提供一定参考。

关键词：多体系统空中分离动态嵌套网格罚函数计算流体力学适配器牵引伞

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巡航高度对飞机燃油箱水污染物生成特性的影响

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航空动力学报 2024年第7期39卷 189-195页

作者：杨文举邵垒曾宪君周宝成贺佳伟杨家豪重庆交通大学航空学院重庆400074 重庆交通大学绿色航空技术研究院重庆401120

为研究巡航高度对燃油箱内水污染物生成的系统性影响,基于传热传质方程建立水污染物生成模型,对不同巡航高度下燃油箱内的溶解水、析出水、冷凝水、游离水等水污染物生成特性进行计算.结果表明:飞行过程中产生的析出水主要在爬升阶段,... 详细信息

为研究巡航高度对燃油箱内水污染物生成的系统性影响,基于传热传质方程建立水污染物生成模型,对不同巡航高度下燃油箱内的溶解水、析出水、冷凝水、游离水等水污染物生成特性进行计算.结果表明:飞行过程中产生的析出水主要在爬升阶段,且巡航高度越高产生的析出水越多,11 km巡航高度产生的析出水较7km时多出5.5%;冷凝水主要产生在巡航阶段,冷凝水总量随着巡航高度的增加而减少,11 km巡航高度产生的冷凝水较7km时减少了 34.4%;飞行过程中产生的游离水总量随着巡航高度的增加而增加,但增加幅度逐渐减缓,9km巡航高度产生的游离水较7km增加了 1.88%,11 km巡航高度产生的游离水较9 km增加了 0.92%.

关键词：水污染物巡航高度飞机燃油箱传热传质燃油温度

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兴乐,成教,化育:王夫之乐教重情论

南京艺术学院学报（音乐与表演版） 2024年第1期 28-33页

作者：高阳山东航空学院山东滨州256600

王夫之乐教思想具有鲜明的重情特征,以情动人、感人是乐之为教的前提。乐教是一个以情施教的化育过程。王夫之希冀人沐浴在乐音中,通过感受乐音之情的熏陶以净化精神境界,实现个体审美能力的提升与道德教育的成化,从而塑成美善合一的理... 详细信息

王夫之乐教思想具有鲜明的重情特征,以情动人、感人是乐之为教的前提。乐教是一个以情施教的化育过程。王夫之希冀人沐浴在乐音中,通过感受乐音之情的熏陶以净化精神境界,实现个体审美能力的提升与道德教育的成化,从而塑成美善合一的理想人格。同时,作为群体共同之情的表达,乐具有“和”的特点,因而乐教亦有助于促进社会和谐。王夫之乐教重情与其情范畴哲学思想一脉相承,凸显了情的美育价值。以情施教而化育、动人以情而和谐。王夫之乐教重情论的精神有必要在当下美育中重焕生机。

关键词：王夫之乐教情乐美育

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基于自博弈深度强化学习的空战智能决策方法

航空学报 2024年第4期45卷 200-212页

作者：单圣哲张伟伟西北工业大学航空学院西安710072 中国人民解放军93995部队西安710306

空战是战争走向立体的重要环节,智能空战已经成为国内外军事领域的研究热点和重点,深度强化学习是实现空战智能化的重要技术途径。针对单智能体训练方法难以构建高水平空战对手问题,提出基于自博弈的空战智能体训练方法,搭建研究平台,... 详细信息

空战是战争走向立体的重要环节,智能空战已经成为国内外军事领域的研究热点和重点,深度强化学习是实现空战智能化的重要技术途径。针对单智能体训练方法难以构建高水平空战对手问题,提出基于自博弈的空战智能体训练方法,搭建研究平台,根据飞行员领域知识合理设计观测、动作与奖励,通过“左右互搏”方式训练空战智能体至收敛,并通过仿真试验验证空战决策模型的有效性。研究结果表明通过自博弈训练,空战智能体战术水平逐步提升,最终对单智能体训练的决策模型构成70%以上胜率,并涌现类似人类“单/双环”战术的空战策略。

关键词：空战人工智能深度强化学习自博弈智能体