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面向复杂多任务的异构无人机集群分组调配

系统工程与电子技术 2024年第3期46卷 972-981页

作者：高程都延丽步雨浓刘燕斌王宇飞南京航空航天大学航天学院江苏南京211106 北京机电工程研究所北京100854

针对复杂多任务下的异构无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)集群分组调配问题,提出一种基于改进K均值和延迟接受(deferred-acceptance,DA)算法的先聚类后匹配方法。在任务聚类分组环节,通过离群点检测和固定初始聚类中心的方法来提高K... 详细信息

针对复杂多任务下的异构无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)集群分组调配问题,提出一种基于改进K均值和延迟接受(deferred-acceptance,DA)算法的先聚类后匹配方法。在任务聚类分组环节,通过离群点检测和固定初始聚类中心的方法来提高K-means聚类的精度,并设计余量裕度下的分组均衡性调整策略,在最优性的前提下提高分组的均衡性。在集群匹配分组环节,改进了DA算法,通过任务倾向的偏好列表快速生成预中选方案,并设计两阶段冲突消除来保证匹配的稳定性和收敛性。仿真实验表明,所提方法能够快速有效地解决复杂多任务下的UAV集群分组调配问题,具备良好的最优性和时效性。

关键词：异构无人机集群分组调配聚类延迟接受算法稳定匹配

转子系统的动力学"临界跟随"特征及其试验验证

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航空动力学报 2024年第7期39卷 45-55页

作者：周旋廖明夫侯理臻朱东华王瑞景琰婷西北工业大学动力与能源学院西安710129 中国航天科技集团有限公司西安航天动力研究所西安710100

为了深入探究转子系统"临界跟随"现象的机理,建立悬臂转子模型,分析"临界跟随"状态下的转子动力学特性,设计搭建了悬臂转子试验器,并在高速超转试验台上进行试验验证.研究结果表明:当直径转动惯量与极转动惯量相等时,从一定的转速开始,... 详细信息

为了深入探究转子系统"临界跟随"现象的机理,建立悬臂转子模型,分析"临界跟随"状态下的转子动力学特性,设计搭建了悬臂转子试验器,并在高速超转试验台上进行试验验证.研究结果表明:当直径转动惯量与极转动惯量相等时,从一定的转速开始,盘的振动摆角响应会随转速持续增大;具有"临界跟随"特征的模态振型表现为,直径转动惯量与极转动惯量相等的盘位于振型节点,在不平衡力矩作用下,盘心振动位移为零,但盘的摆角不为零且随转速增加而增大,其相位角维持不变;若转子结构并非简单的单盘,则需计算组件的直径转动惯量与极转动惯量,以此检验是否会出现"临界跟随";考虑转轴质量时,盘的惯量符合直径转动惯量与极转动惯量相等时,不会出现"临界跟随"现象,但会出现自振频率在较宽的范围与转子转速靠近,使"共振"区域变宽;"临界跟随"使得转子对不平衡激励非常敏感,应在转子动力学设计时予以避免.

关键词：临界跟随试验验证陀螺效应悬臂转子固有频率

大口径空间光学望远镜桁架结构关键技术研究进展

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南京航空航天大学学报 2024年第1期56卷 31-43页

作者：郭崇岭陈佳夷陈传志陈金宝北京空间机电研究所北京100094 南京航空航天大学航天学院南京211106

近年来大口径空间光学望远镜以高像质、宽波段、大幅宽等特点,在开展空间科学探索、精细化对地观测等方面越来越重要。大口径望远镜的主承力结构、大型光学组件的支撑结构往往采用桁架结构,本文围绕实现桁架结构的超轻、超稳特性,从构... 详细信息

近年来大口径空间光学望远镜以高像质、宽波段、大幅宽等特点,在开展空间科学探索、精细化对地观测等方面越来越重要。大口径望远镜的主承力结构、大型光学组件的支撑结构往往采用桁架结构,本文围绕实现桁架结构的超轻、超稳特性,从构型优化设计、新型材料、先进制造工艺、精确测量标定方法等方面,系统性梳理了其理论基础、研究方法、应用现状等,并探讨了空间桁架结构技术的发展趋势。

关键词：空间光学望远镜桁架结构热稳定性尺寸稳定性

基于人工神经网络的固体推进剂细观损伤与宏观刚度映射关系

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复合材料学报 2024年

作者：张滔韬杨玉新张二晗校金友吕海宝文立华雷鸣侯晓西北工业大学航天学院西安航天动力技术研究所哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所中国航天科技集团公司

作为一种高夹杂比颗粒增强聚合物基复合材料，固体推进剂的宏观力学性能主要由其细观结构决定。外加载荷下，初始缺陷或细观颗粒团聚均可诱发局部应力集中，导致颗粒-基体细观界面脱粘，材料宏观力学性能劣化。如何构建细观损伤与宏观... 详细信息

作为一种高夹杂比颗粒增强聚合物基复合材料，固体推进剂的宏观力学性能主要由其细观结构决定。外加载荷下，初始缺陷或细观颗粒团聚均可诱发局部应力集中，导致颗粒-基体细观界面脱粘，材料宏观力学性能劣化。如何构建细观损伤与宏观性能间的映射关系，已成为推进剂细观实验结果合理运用、固体火箭发动机结构灾变准确预报的关键。为此，本文发展了基于连续介质力学框架的人工神经网络，以变形梯度的不变量为输入、自由能为输出，遴选现有自由能函数和损伤增长函数形式为神经网络设计激活函数，使神经网络先验地满足变形连续性、坐标不变性、热力学一致性等要求。基于上述物理相容性，神经网络能在稀疏训练数据条件下快速收敛，还能够自下而上地实现损伤状态的遗传映射。最后，采用有限元分析获取的数据集，验证了该网络模型对不同预损伤下的推进剂在单轴拉伸、等双轴拉伸、纯剪切三种加载条件下的宏观刚度预报能力。

关键词：固体推进剂力学本构关系人工神经网络细观损伤细-宏观映射

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考虑尺寸效应的结构振动疲劳寿命评估方法

火箭推进 2024年第3期 75-82页

作者：杨茂时寒阳王珺樊勋西安航天动力研究所航天液体动力全国重点实验室

为提高振动环境下液体火箭发动机关键结构振动寿命评估精度，通过裂纹萌生特征体积假设和危险区域体积细分串联模型，将尺寸效应引入振动疲劳寿命分析，提出了一种振动疲劳体积寿命模型，并建立了其数值模型。在关键结构模拟件振动试验... 详细信息

为提高振动环境下液体火箭发动机关键结构振动寿命评估精度，通过裂纹萌生特征体积假设和危险区域体积细分串联模型，将尺寸效应引入振动疲劳寿命分析，提出了一种振动疲劳体积寿命模型，并建立了其数值模型。在关键结构模拟件振动试验数据基础上，识别了典型材料小尺度振动疲劳特性参数，并利用仿真与试验寿命数据极大似然对裂纹萌生特征长度进行优化取值。利用关键结构模拟试验件振动疲劳试验对提出的模型进行验证，结果表明：对两种状态模拟件，模型预测各量级振动寿命分布均覆盖试验数据，且原状态平均寿命在试验1.5倍分散带内、改进状态在试验2倍分散带内，提出的方法具有准确性及适用性。

关键词：振动疲劳尺寸效应寿命极大似然裂纹萌生

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基于U型线圈的弹链信息交联信号获取方法

兵器装备工程学报 2024年第1期45卷 305-310页

作者：张南符超群毛俊王秋生西安机电信息技术研究所西安710065

弹链运动轨迹中感应装定引信无法穿过圆形结构的装定线圈、随着引信数据量增大,用于信息感应装定的窗口在装定时间不变的情况下就显得仓促、甚至不足以满足现状。另外装定的操作程序复杂导致反应时间过长。针对这些问题,提出了基于U型... 详细信息

弹链运动轨迹中感应装定引信无法穿过圆形结构的装定线圈、随着引信数据量增大,用于信息感应装定的窗口在装定时间不变的情况下就显得仓促、甚至不足以满足现状。另外装定的操作程序复杂导致反应时间过长。针对这些问题,提出了基于U型线圈感应装定装置的弹链信息交联信号获取方法。该方法利用U型线圈磁力线的垂直方向与引信的水平方向运动路径有效交集,分析了感应窗口内的磁场均匀性、信号波形的幅度余量和空间的特征,通过调整复杂的发射线圈形状,采用多匝、多组线圈,组合发送信号;增大线圈的发射空间获取最大感应信号,从而改变了接收线圈上感应信号电压曲线的混合叠加形状。研究结果表明:通过线圈的U型结构变化,极大改善了线圈的耦合效果,U型线圈形成的有限感应装定空间最大幅度变化在±20%、达到均匀一致性,装定窗口明显增大到[±10 mm,±10 mm,±5 mm];感应装定时间余量满足±20%变化。数据量在1 s内达到4 k字节;U型的发射线圈满足弹链上引信的特殊运动轨迹,U型的装定电压门限设置为14V,发射线圈产生的更大的装定窗口。

关键词：信息交联感应装定能量传输

蠕变-疲劳耦合作用下推力室内壁结构损伤分析

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航空动力学报 2024年第7期39卷 29-35页

作者：王红建王超施蔚杜大华西北工业大学航空学院西安710072 中国航天科技集团有限公司西安航天动力研究所西安710100

可重复使用液体火箭发动机能大幅降低航天运输成本,其中推力室内壁结构的循环使用寿命是影响可重复使用性能的关键因素.基于Chaboche随动强化模型和Norton蠕变模型建立推力室内壁材料的本构方程;采用瞬态热-力耦合分析方法,获得推力室... 详细信息

可重复使用液体火箭发动机能大幅降低航天运输成本,其中推力室内壁结构的循环使用寿命是影响可重复使用性能的关键因素.基于Chaboche随动强化模型和Norton蠕变模型建立推力室内壁材料的本构方程;采用瞬态热-力耦合分析方法,获得推力室各工况下的温度场与应力-应变分布;通过Lagneborg累积损伤法建立损伤模型,其中考虑了蠕变-疲劳的耦合作用,以预测内壁结构损伤及循环寿命.研究结果表明:推力室内壁结构损伤形式以低周疲劳损伤和蠕变-疲劳耦合损伤为主,其中低周疲劳损伤占比65.8%,蠕变-疲劳交互作用损伤占比29.8%,因此为了准确预测推力室内壁结构的循环使用寿命,需考虑结构在蠕变-疲劳耦合损伤作用下的影响因素.

关键词：推力室低周疲劳高温蠕变交互损伤寿命预测

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长旋流腔敞口型离心喷嘴注气雾化特性试验

火箭推进 2024年第3期 28-41页

作者：彭乐钦吴慧博徐天罡杨岸龙杨宝娥西安航天动力研究所航天液体动力全国重点实验室

以水和煤油模拟液作为液体工质，氮气和氦气作为注入气体，采用可视化试验技术和激光多普勒测速仪试验研究了不同气体流量作用下的长旋流腔敞口型离心喷嘴的雾化特性，包括喷注液膜破碎形态、气液两相混合建压与雾化粒径。研究结果表明... 详细信息

以水和煤油模拟液作为液体工质，氮气和氦气作为注入气体，采用可视化试验技术和激光多普勒测速仪试验研究了不同气体流量作用下的长旋流腔敞口型离心喷嘴的雾化特性，包括喷注液膜破碎形态、气液两相混合建压与雾化粒径。研究结果表明：随着气液质量流量比升高，破碎模式逐步由轮缘型破碎、多孔型破碎过渡到爆裂型破碎。雾化过程中在喷嘴出口处伴随间歇性的中心气流冲击，冲击长度随气体流量升高而增大，但冲击频率随气体流量呈非线性变化，在气体流量较高或较低时的冲击频率反而升高。注气显著提高了喷注压降和雾化均匀性，相同气体流量的条件下，氦气相较于氮气具有更快的建压速度和更高的建压值，但氦气作用下的两相混合建压时混合室内的压力波动更为剧烈；氦气吹除的雾化粒径普遍小于氮气，但过高的氦气注气流量易引起气流冲击，引起冲击间隔时间内的雾化分布不均。

关键词：离心喷嘴长旋流腔注气雾化破碎模式气液两相建压雾化粒径

高效冷冻飞边处理技术对橡胶O形圈性能影响研究

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中国科技期刊数据库工业A 2024年第3期 0191-0196页

作者：刘康宁逄见光徐辉西安航天动力研究所陕西西安710199

通常橡胶O形圈在压制过程中容易产生飞边难以避免。采用手工修边的方法,效率低、质量难以保证;冷冻修边技术具有操作简单、生产效率高、修边精度高、成本低等方面优势。为缓解生产交付压力、提高生产效率,本文基于现役用量最大的三元乙... 详细信息

通常橡胶O形圈在压制过程中容易产生飞边难以避免。采用手工修边的方法,效率低、质量难以保证;冷冻修边技术具有操作简单、生产效率高、修边精度高、成本低等方面优势。为缓解生产交付压力、提高生产效率,本文基于现役用量最大的三元乙丙橡胶材料作为研究对象,通过对冷冻修边前后材料性能分析,不同冷冻修边工艺处理后对材料硬度、拉伸性能、玻璃化转变温度、压缩永久变形性能影响较小;通过对冷冻修边前后产品性能分析,不同冷冻修边工艺处理后对橡胶O形圈的力学性能、压变性能影响较小,但是对产品外观有较大影响。温度越低、冷冻时间越长,产品外观划痕越多。通过研究,最终确定最佳冷冻修边工艺参数:抛射轮转速6800r/min、滚筒转速23r/min、修边时间7min、温度-75℃。最后,开展了三批次橡胶O形圈进行工艺稳定性验证试验,产品外观质量均满足要求。

关键词：橡胶O形圈冷冻修边材料性能外观质量