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大厚度复合材料蜂窝夹芯结构超声检测方法

声学技术 2025年

作者：高晓进梁成瑜王丙阳付亮梅辉西北工业大学材料学院航天特种材料及工艺技术研究所材料测试中心

新型飞行器的舱门、机翼、尾翼等结构大量采用了大厚度复合材料蜂窝夹芯粘接结构。针对该结构的材料组成和结构特点，分析了常规超声反射法和超声穿透法检测蜂窝夹芯与面板粘接质量检测的适用性，发现常规的超声反射法和穿透法均难以检... 详细信息

新型飞行器的舱门、机翼、尾翼等结构大量采用了大厚度复合材料蜂窝夹芯粘接结构。针对该结构的材料组成和结构特点，分析了常规超声反射法和超声穿透法检测蜂窝夹芯与面板粘接质量检测的适用性，发现常规的超声反射法和穿透法均难以检测大厚度复合材料蜂窝夹芯结构的脱粘缺陷。提出了喷水耦合超声C扫描反射法和接触耦合高分辨力聚焦超声A扫描反射法结合的检测方法。采用提出的检测方法对含有人工缺陷的大厚度复合材料蜂窝夹芯粘接结构试样进行检测。检测结果表明，采用提出的检测方法能够检出试样中I界面、Ⅱ界面的所有人工脱粘缺陷，检测灵敏度优于Φ5mm脱粘，实现60mm厚度的蜂窝夹芯与复合材料面板粘接质量的超声检测。

关键词：复合材料大厚度蜂窝脱粘超声检测

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面向局部点云信息缺失的模型重构方法研究

工程科学与技术 2025年

作者：常正平袁国帅李玖桦赵阳王仲奇西北工业大学机电学院

面向新一代航空航天型号高性能制造需求，基于实测数据的性能预测方法愈来愈得到广泛应用。然而，受限于零件尺寸大、结构遮挡多和设备性能，难以获得零件完整的实测数据，影响了产品性能预测精度。为此，提出面向局部点云缺失的模型重... 详细信息

面向新一代航空航天型号高性能制造需求，基于实测数据的性能预测方法愈来愈得到广泛应用。然而，受限于零件尺寸大、结构遮挡多和设备性能，难以获得零件完整的实测数据，影响了产品性能预测精度。为此，提出面向局部点云缺失的模型重构方法，构建扫描区域与点云缺失区域的拓扑关系，求得缺失区域的表面点集。首先提取理论三维模型表面几何信息，并将其转换至拉普拉斯坐标系下；其次，将扫描点云数据进行划分，结合粗配准与ICP精配准算法进行区域匹配，得到理论模型上与扫描点云对应的区域；然后采用拉普拉斯网格变换使匹配区域驱动理论三角网格发生形变，并用扫描点云替换对应区域，得到零件完整点云。最后，以飞机起落架外筒为例，采用传统方法与本文方法进行对比，发现当扫描点云覆盖达到一定范围时，所提方法的最大偏差为0.145mm，显著低于传统方法的0.717mm，验证了该方法在重构模型精度上的提升。

关键词：局部点云信息缺失模型重构拉普拉斯网格变换

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大型无人飞艇飞行控制与管理系统架构设计

飞行力学 2025年

作者：张珊珊涂晋王朋辉邱岳恒孙伟峰西北工业大学航空学院中国特种飞行器研究所中国民航大学

为满足大型无人飞艇多功能、高安全性、高可靠性的要求，开展大型无人飞艇飞行控制与管理系统的架构设计。首先，根据需求捕获的原则完成从飞艇级分解到飞行控制与管理系统级的功能分配，并基于功能架构进行物理架构的分析。然后，使用... 详细信息

为满足大型无人飞艇多功能、高安全性、高可靠性的要求，开展大型无人飞艇飞行控制与管理系统的架构设计。首先，根据需求捕获的原则完成从飞艇级分解到飞行控制与管理系统级的功能分配，并基于功能架构进行物理架构的分析。然后，使用功能危险分析和故障树分配方法对系统的安全性进行分析，得到系统要进行余度设计的需求；并在可靠性、经济性和质量的约束下，使用多目标差分优化算法进行系统的余度架构设计，进一步给出余度管理策略。最后，进行系统的可靠性评估。结果表明，当前飞行控制与管理系统的架构设计可满足设计要求，该研究可为大型无人飞艇的设计提供参考。

关键词：大型无人飞艇飞行控制与管理系统架构设计

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基于图神经网络的复杂时空数据挖掘方法综述

软件学报 2025年

作者：邹慧琪史彬泽宋凌云韩笑琳尚学群西北工业大学计算机学院

随着传感技术的发展,不同领域产生了大量时空数据.时空图是其中一种主要的时空数据类型,具有复杂的结构、时空特征和时空关系.如何从复杂的时空图数据中挖掘关键模式,并应用于不同的下游任务成为复杂时空数据挖掘任务的主要问题.目前,... 详细信息

随着传感技术的发展,不同领域产生了大量时空数据.时空图是其中一种主要的时空数据类型,具有复杂的结构、时空特征和时空关系.如何从复杂的时空图数据中挖掘关键模式,并应用于不同的下游任务成为复杂时空数据挖掘任务的主要问题.目前,日渐成熟的时序图神经网络为该研究领域的发展提供了有力的工具.此外,新兴的时空大模型在现有时空图神经网络方法的基础上提供了新的研究视角.然而,现有的大多数综述对该领域方法的分类框架较为粗略,对复杂数据类型(如动态异质图和动态超图)缺乏全面和深入的介绍,并且没有对时空图大模型相关的最新研究进展进行详细总结.因此,基于图神经网络的复杂时空数据挖掘方法分成时空融合架构和时空大模型,旨在从传统和新兴两个角度进行介绍.将时空融合架构根据具体的复杂数据类型划分成动态图、动态异质图和动态超图.将时空大模型根据时间维度和空间维度划分成时间序列和图,并在基于图的大模型中列举时空图相关的最新研究.详细介绍不同关键算法的核心细节并对比不同方法的优缺点,列举基于图神经网络的复杂时空数据挖掘的应用领域和常用数据集,并对未来可能的研究方向进行展望.

关键词：复杂时空数据挖掘图神经网络时空大模型

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翼面损伤飞机预设时间增量反步容错控制

航空学报 2025年

作者：黄山史静平朱奇吕永玺屈晓波西北工业大学自动化学院陕西省飞行控制与仿真技术重点实验室

针对飞机发生翼面损伤故障后快速稳定姿态的需求，本文着重考虑外部干扰和模型不确定性的影响，提出了一种预设时间增量式反步容错控制策略。首先，基于风洞试验数据，分析了飞机发生损伤故障后的气动特性变化，建立了考虑重心变化的姿... 详细信息

针对飞机发生翼面损伤故障后快速稳定姿态的需求，本文着重考虑外部干扰和模型不确定性的影响，提出了一种预设时间增量式反步容错控制策略。首先，基于风洞试验数据，分析了飞机发生损伤故障后的气动特性变化，建立了考虑重心变化的姿态角和角速率动力学方程；其次，引入了预设时间滤波器，可以有效避免反步法中的微分爆炸问题，并设计了预设时间增量式反步姿态控制器，实现对姿态角的快速稳定和精确控制；在此基础上，考虑增量式反步法设计过程中忽略的高阶项以及存在的外部扰动和模型不确定性，提出了一种预设时间扰动观测器对其进行准确估计和快速补偿，进一步提高了姿态控制器的抗干扰能力。通过严格的李雅普诺夫稳定性证明，所设计的控制器可以在用户预设的时间内实现对受损飞机姿态角的稳定控制，不受系统初始状态和控制器参数的影响，从而简化了针对收敛时间的调参过程。最后，数字仿真和硬件在环试验验证了所提方法的有效性。

关键词：翼面损伤预设时间增量式反步扰动观测器容错控制

高马赫涡轮发动机增强型机载自适应模型建模方法

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推进技术 2025年

作者：季春生张建伟王元王欢俞明帅西北工业大学动力与能源学院太行国家实验室中国航发控制系统研究所

机载模型是航空发动机先进控制与故障诊断的基础，为了提高机载模型建模精度及对不可测参数实时预测，提出基于线性变化参数和机理相结合的增强型高马赫涡轮发动机机载自适应模型建模方法。该方法基于物理机理建立推力、耗油率等不可测... 详细信息

机载模型是航空发动机先进控制与故障诊断的基础，为了提高机载模型建模精度及对不可测参数实时预测，提出基于线性变化参数和机理相结合的增强型高马赫涡轮发动机机载自适应模型建模方法。该方法基于物理机理建立推力、耗油率等不可测参数机载模型，为了提高机理模型（非线性部件级）的建模精度，基于试验数据，通过引入修正因子对发动机关键部件特性进行修正；为了提高机载模型动态过程的建模精度，基于线性变化参数模型建立高马赫数涡轮发动机机载自适应实时模型，基于相关系数法选取最优健康参数组合，提高模型自适应能力，并构造了高斯混合模型作为残差补偿的经验模型对机载模型进行修正。模型仿真与试验结果表明，机载测量参数稳态精度优于1.5%、动态精度优于3%，机载不可测参数稳态精度优于2.5%，健康参数估计精度优于3%，模型任务耗时占比小于16%，模型能在线实时跟踪并准确估计发动机特征参数和健康参数，为高马赫涡轮发动机的故障诊断、性能预测及寻优控制等应用提供了技术支撑。

关键词：高马赫涡轮发动机机载自适应模型线性变化参数模型机理模型高斯混合模型残差补偿

填充不均匀对环形通道内爆震波传播特性的影响数值研究

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推进技术 2025年

作者：史浩宁王可焦中天肖强范玮西北工业大学动力与能源学院西北工业大学陕西省航空动力系统热科学重点实验室

针对环形旋转爆震燃烧室可能存在的新鲜混气填充不均匀影响爆震波传播的问题，开展了混气填充不均匀对爆震波传播特性影响的数值研究，阐明了爆震波传播模态转变的临界条件。采用C2H4/O2/N2混合物，改变填充不完全间隙（i）、初始压力(... 详细信息

针对环形旋转爆震燃烧室可能存在的新鲜混气填充不均匀影响爆震波传播的问题，开展了混气填充不均匀对爆震波传播特性影响的数值研究，阐明了爆震波传播模态转变的临界条件。采用C2H4/O2/N2混合物，改变填充不完全间隙（i）、初始压力(p0)和稀释比（β），研究了爆震波在新鲜混气填充不均匀环形通道内的传播过程。结果表明，随填充不完全间隙提高、初始压力降低和稀释比增大，爆震波速度亏损增加，共观察到稳定、弱不稳定、强不稳定和缓燃四种模态；固定环形通道内径为65 mm、通道高度（h）为15 mm，当i＜h-2.0λa(λa为平均胞格尺寸)时，内壁面速度亏损在20%以内，为稳定模态；当h-2.0λa＜i＜h-1.0λa时，内壁面速度亏损在20%～40%以内，为弱不稳定模态；当h-1.0λa＜i＜h-0.6λa时，内壁面速度亏损在40%以上且未发展为缓燃，为强不稳定模态；当i＞h-0.6λa时，爆震波彻底解耦，转变为缓燃模态。

关键词：旋转爆震燃烧室环形通道填充不均匀爆震波传播特性传播模态

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环形通道内爆震波传播特性数值模拟研究

推进技术 2025年

作者：曹力文徐子阳王可焦中天范玮西北工业大学动力与能源学院西北工业大学陕西省航空动力系统热科学重点实验室

为厘清爆震波在环形通道内的不同传播模态与爆震波自持传播的临界条件，采用300 K的C2H4+3O2+3N2预混气，在不同通道曲率和初始压力（100 kPa，60 kPa，20 kPa）条件下，开展了数值模拟研究。结果表明，在通道宽度一定的条件下，当无量... 详细信息

为厘清爆震波在环形通道内的不同传播模态与爆震波自持传播的临界条件，采用300 K的C2H4+3O2+3N2预混气，在不同通道曲率和初始压力（100 kPa，60 kPa，20 kPa）条件下，开展了数值模拟研究。结果表明，在通道宽度一定的条件下，当无量纲内径ri（通道内径）/λa（平均胞格尺寸）＞14时，爆震波能够在环形通道内稳定传播；当ri/λa≤14时，爆震波在环形通道内存在解耦再起爆现象，亦转变为不稳定传播模态，内壁面处爆震波法向速度最低降至50%C-J速度，外壁面处爆震波法向速度几乎未受到影响，仍在80%C-J速度以上。

关键词：旋转爆震燃烧室爆震波环形通道胞格尺寸传播模态

20 kHz空气射流激振技术及涡轮叶片高阶振动研究

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推进技术 2025年

作者：赵玉杰李磊孙守义伍佳伟宋誉宇岳珠峰西北工业大学力学与土木建筑学院

明确涡轮叶片的高阶振动特性，对研究高频振动导致的涡轮叶片高周疲劳失效问题具有重要作用。但是，由于现有激振技术限制，开展8 kHz以上的涡轮叶片高阶振动特性研究较为困难。重点研究了最高激振频率达20 kHz的空气射流激振试验技术... 详细信息

明确涡轮叶片的高阶振动特性，对研究高频振动导致的涡轮叶片高周疲劳失效问题具有重要作用。但是，由于现有激振技术限制，开展8 kHz以上的涡轮叶片高阶振动特性研究较为困难。重点研究了最高激振频率达20 kHz的空气射流激振试验技术，并将其应用于涡轮叶片的高阶振动特性研究。空气射流激振技术基于空气射流原理，并利用喷嘴盘与待测叶片配合，使喷射出的高压空气形成简谐气流激励。采用理论分析与试验测试开展了空气射流激振技术验证，结果显示激振力除了出现设定激振频率外，还明显地出现了倍频成分，但其线性度S2、S3最大仅为11.63%与4.71%，表明空气射流激振技术具有良好的定频激振能力。将采用空气射流激振技术的涡轮叶片高阶振动特性结果与模态试验结果对比，前4阶固有频率的最大相对误差仅为1.49%，因此，空气射流激振试验技术可以准确地获得涡轮叶片的高阶振动特性。

关键词：涡轮叶片高周疲劳简谐气流激励空气射流激振高阶振动特性