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融合“试验-仿真”标定数据的机翼应变载荷关系神经网络模型

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航空学报 2024年

作者：施英杰刘斌超鲁嵩嵩陈亮尚海鲍蕊北京航空航天大学航空科学与工程学院强度与结构完整性全国重点实验室北京航空航天大学国际创新研究院航空工业沈阳飞机设计研究所航空工业北京长城计量测试技术研究所

建立飞机结构应变载荷关系模型时，地面标定试验数据保真度高、但工况范围及数量受限，有限元仿真工况范围覆盖广、但数据保真度低，导致单独依据地面标定试验数据和有限元仿真数据建立的应变载荷关系模型难以兼顾适用范围和预测精度。... 详细信息

建立飞机结构应变载荷关系模型时，地面标定试验数据保真度高、但工况范围及数量受限，有限元仿真工况范围覆盖广、但数据保真度低，导致单独依据地面标定试验数据和有限元仿真数据建立的应变载荷关系模型难以兼顾适用范围和预测精度。对此，本文提出了映射式与补偿式两种融合“试验-仿真”虚实数据的多级神经网络架构，开发了基于子学习器方差的模型认知程度度量方法，形成了精度高、适用性广、能够预警不可靠输出结果的机翼应变载荷关系神经网络模型，并采用缩比机翼对上述模型进行了验证。本研究表明：虚实数据融合的神经网络模型能够更好地描述机翼的应变载荷关系，且补偿式模型的预测效果优于映射式模型；本文提出的模型认知程度度量方法，能够在不影响模型预测精度的前提下，有效判别出神经网络模型认知程度差的数据样本，对神经网络的不可靠输出做出预警。

关键词：应变载荷关系飞机结构数据融合神经网络模型子学习器

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航空颠覆性技术初探

航空学报 2024年第5期45卷 8-24,I0002页

作者：樊会涛段鹏飞袁成中国航空工业集团有限公司北京100027 航空工业未来机载武器技术协同创新中心北京100029 北京航空航天大学人工智能研究院北京100191

颠覆性技术凭借其所体现出的创新性和破坏性,持续引领人类生产生活和作战方式变革,在大国兴衰和文明演进过程中也发挥了重要作用。航空发展史上,出现了众多替代原有技术的颠覆性技术,深刻影响了航空的发展进程,塑造出了当今空中作战和... 详细信息

颠覆性技术凭借其所体现出的创新性和破坏性,持续引领人类生产生活和作战方式变革,在大国兴衰和文明演进过程中也发挥了重要作用。航空发展史上,出现了众多替代原有技术的颠覆性技术,深刻影响了航空的发展进程,塑造出了当今空中作战和民航运输的基本形态。当前,世界正处于新一轮工业革命和军事革命加速到来的十字路口,能否对于包含航空领域在内的各类颠覆性技术开展识别、研究和产业化,对于重塑未来社会形态和军事格局至关重要。本文从概念内涵、3个显著特征、识别与获取等方面浅谈了对颠覆性技术的认识,论述了颠覆性技术对前三次工业革命的重要影响,举例说明了历史上5个典型航空颠覆性技术带来的显著变革,分析了未来航空科技高能化和智能化复合发展的重要趋势,预判了材料制造、能源动力、信息电子和交叉融合4个领域9项可能的航空颠覆性技术及潜在影响,提出了发展航空颠覆性技术的若干建议,期待未来的航空颠覆性技术写上更多中国人的名字。

关键词：颠覆性技术航空科技材料制造能源动力信息电子交叉融合

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五轴超精密加工机床底座设计技术研究

数控机床市场 2024年第2期 61-64页

作者：张彬航空工业北京航空精密机械研究所

机床底座是超精密加工机床的基础,其稳定性、精度保持性对超精密加工机床的精度指标有较大影响。本文介绍了目前国内外超精密加工机床典型的底座结构,利用有限元工具分析设计了五轴超精密加工机床底座,经检测,该机床底座的实际精度满足... 详细信息

机床底座是超精密加工机床的基础,其稳定性、精度保持性对超精密加工机床的精度指标有较大影响。本文介绍了目前国内外超精密加工机床典型的底座结构,利用有限元工具分析设计了五轴超精密加工机床底座,经检测,该机床底座的实际精度满足指标要求。

关键词：超精密加工机床有限元分析

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基于电机电流数据的转台机械谐振检测方法

机电工程 2024年第8期41卷 1472-1479页

作者：冯睿哲马雅琼闫斌斌西北工业大学航天学院陕西西安710072 航空工业北京长城航空测控技术研究所北京100176

转台作为航空航天领域关键测试设备,在测试试验时可能出现谐振,造成测试过程的中断及不必要损失。针对传统转台谐振检测方法存在的依赖工程经验、易受控制信号干扰以及准确性不足等问题,提出了一种基于电机电流数据的转台机械谐振检测... 详细信息

转台作为航空航天领域关键测试设备,在测试试验时可能出现谐振,造成测试过程的中断及不必要损失。针对传统转台谐振检测方法存在的依赖工程经验、易受控制信号干扰以及准确性不足等问题,提出了一种基于电机电流数据的转台机械谐振检测方法。首先,对三轴立式转台运行数据进行了分析,研究了转台运行数据的幅频特性,选用了受控制信号干扰小,且谐振特征更显著的电机电流信号作为检测对象;然后,构建了一个基于卷积神经网络(CNN)的转台谐振检测方法,设计了CNN结构与参数,进行了网络训练和学习;最终,利用不同工作模式下的转台运行数据,进行了谐振检测试验,并将检测试验结果与采用其他方法所得的结果进行了对比。研究结果表明:在转台谐振检测中,采用该方法所获得的准确率达到了99.988%,优于采用其他对比方法获得的准确率,证明该方法适用于转台的机械谐振检测。

关键词：机械振动振动测试三轴立式转台运行数据电机电流卷积神经网络卷积核频域特征

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基于光纤复合测量技术的涡轮叶片气膜孔检测

航空发动机 2024年第2期50卷 139-146页

作者：高继昆闫峰何小妹德晓薇中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015 航空工业北京长城计量测试技术研究所北京100095

为了解决航空发动机涡轮叶片气膜孔几何特征参数有效检测手段缺乏、测量结果一致性差的问题,设计并搭建了基于光纤复合测量技术的涡轮叶片气膜孔检测系统,提出了利用该系统对涡轮叶片气膜孔进行测量的方法,通过试验进行了方法验证。搭... 详细信息

为了解决航空发动机涡轮叶片气膜孔几何特征参数有效检测手段缺乏、测量结果一致性差的问题,设计并搭建了基于光纤复合测量技术的涡轮叶片气膜孔检测系统,提出了利用该系统对涡轮叶片气膜孔进行测量的方法,通过试验进行了方法验证。搭建的系统为多传感器测量系统,具备叶片接触与非接触测量、空间姿态定位及3D投影能力,实现了涡轮叶片全范围气模孔的测量。在试验中,选取高压涡轮叶片作为被测物体,应用该测量系统对叶片上的气膜孔进行了测量,计算得到了气膜孔直径、轴线角度及位置度的准确信息。结果表明:通过测量不确定度的分析评定可知,该系统对气膜孔直径、位置度的测量不确定度均小于0.01 mm,完全满足设计公差对测量仪器的精度要求,可以用于涡轮叶片气膜孔工程化测量。

关键词：涡轮叶片气膜孔几何特征参数光纤复合测量技术接触测量非接触测量航空发动机

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基于模型的虚实结合多机协同鉴定性试验技术

图学学报 2024年第2期45卷 369-373页

作者：王艳会卢元杰伊文卿于涛宛旭中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035

针对地面试验环境下多机协同鉴定性试验的多机联合运行、虚实结合的特点,提出一种基于模型的虚实结合多机协同鉴定性试验技术。采用虚实结合技术进行试验验证环境架构设计,由半物理飞机(机载设备、少量辅助仿真模型)、核心机飞机(机载... 详细信息

针对地面试验环境下多机协同鉴定性试验的多机联合运行、虚实结合的特点,提出一种基于模型的虚实结合多机协同鉴定性试验技术。采用虚实结合技术进行试验验证环境架构设计,由半物理飞机(机载设备、少量辅助仿真模型)、核心机飞机(机载系统计算机类设备、补充仿真模型)、数字飞机(任务系统模型、飞行仿真模型)作为验证对象,通过“模型在环”和“以实补虚”的方式,采用鉴定性试验采信流程,结合虚实接口适配技术,克服机载设备或机载系统的缺失或功能不完善影响全系统综合试验开展困难,解决传统的接口级仿真无法在时序、功能逻辑上满足全系统综合试验的需求等问题。实现全流程快速仿真迭代验证,提前发现系统涌现性,给出系统设计优劣的决策判据,支撑系统设计的快速迭代优化,缩减研制周期和成本。

关键词：虚实结合多机协同鉴定性试验模型在环仿真迭代

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无人机集群不完全信息路径规划方法

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：杜江涛于家明齐辉哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院航空工业沈阳飞机设计研究所

针对不完全信息下路径规划的环境复杂与动态目标等问题，本文研究了无人机集群的路径规划策略。不完全信息下的无人机集群执行任务时，由于各无人机存在目标、始发地、时间等因素的差异，会有碰撞、冲突等问题。首先通过分析无人机动态... 详细信息

针对不完全信息下路径规划的环境复杂与动态目标等问题，本文研究了无人机集群的路径规划策略。不完全信息下的无人机集群执行任务时，由于各无人机存在目标、始发地、时间等因素的差异，会有碰撞、冲突等问题。首先通过分析无人机动态战场与作战信息的不确定性，建立不完全信息的多无人机路径规划模型；然后基于多智能体深度确定性策略梯度算法设计无人机集群在探测时的全局奖励与部分局部奖励函数，使得训练后的无人机集群能够有效地在不完全信息的情景下，快速地实现路径规划。最后，仿真对比了无人机集群在不同参数、不同算法等条件下的学习效果，验证了改进多智能体深度确定性策略梯度算法在路径规划任务中的优越性。

关键词：无人机集群路径规划不完全信息动态目标多智能体深度确定性策略梯度算法强化学习避障仿真

航空发动机首翻期内故障率Weibull分布拟合

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航空发动机 2024年

作者：杨阳王艺刘慧娟张昕宇中国航发沈阳发动机研究所航空工业沈阳飞机工业(集团)有限公司

航空发动机在1个翻修期内是先给定保证寿命，后续根据安全性、可靠性、经济性等综合评估，逐步延长保证寿命，最终达到首次翻修期寿命。为了分析首翻期内可靠性水平变化情况，以故障率变化为切入点，给出保证寿命的时间段建议。通过确... 详细信息

航空发动机在1个翻修期内是先给定保证寿命，后续根据安全性、可靠性、经济性等综合评估，逐步延长保证寿命，最终达到首次翻修期寿命。为了分析首翻期内可靠性水平变化情况，以故障率变化为切入点，给出保证寿命的时间段建议。通过确定故障收集信息表，分析发动机首翻期内发生的发动机关联故障，并将故障信息按照一定原则进行了筛选。采用最大赋范残差方法对样本数据进行预处理，确认无异常数据后采用基于最小二乘法原理的相关系数优化法进行Weibull分布拟合，得到首翻期内概率密度函数曲线、故障率函数曲线、可靠度函数曲线，并根据形状参数来确定不同的故障类型（递增型、恒定型、递减型），给出保证寿命的建议使用时间区间。结果表明：采用故障率Weibull分布拟合方法，可直观地观察首翻期内故障率趋势变化情况，并能够依据可靠性指标，为发动机的不同延寿策略选择提供参考。

关键词：首翻期故障率威布尔分布寿命拟合航空发动机

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基于混合动作的空战分层强化学习决策算法

航空学报 2024年第17期45卷 156-173页

作者：李佐龙朱纪洪匡敏驰张杰任洁清华大学精密仪器系北京100084 航空工业成都飞机设计研究所成都610091

智能空战是世界主要军事强国的研究热点。为解决超视距空战博弈机动决策问题,提出了基于深度强化学习的超视距空战分层决策算法。在该决策算法中,使用适合于超视距空战的机动动作集,对飞机的航迹和姿态进行控制。为了扩大模型的动作空间... 详细信息

智能空战是世界主要军事强国的研究热点。为解决超视距空战博弈机动决策问题,提出了基于深度强化学习的超视距空战分层决策算法。在该决策算法中,使用适合于超视距空战的机动动作集,对飞机的航迹和姿态进行控制。为了扩大模型的动作空间,提升模型的决策能力,将空战的动作空间进行分层,建模为多维离散的动作空间。针对空战中稀疏奖励的问题,设计了一套综合考虑位置优势、武器发射和武器威胁等要素的奖励函数,用于引导智能体向最优策略收敛。搭建了完整的数字孪生空战仿真环境和空战专家系统,在仿真环境中训练决策算法,并通过与专家系统的对抗,对决策算法进行评估。实验结果表明:决策算法具备超视距空战自主决策的能力,能够根据战场态势,进行灵活的机动决策,在与专家系统对抗的过程中具有一定的优势。

关键词：超视距空战智能决策深度强化学习近端策略优化机动动作分层决策