基于力同步控制的双缸力加载系统控制策略

针对液压加载系统中双缸力同步控制需求,设计了并联控制方案。分别采用减压阀和伺服阀作为主要控制元件,建立双缸力同步控制系统数学模型。通过调节相应的液压参数和控制参数,采用Simulink对两类控制元件下的模型进行仿真研究。仿真结果表明,并联控制可以有效实现双液压缸的力同步加载,理论上当使用减压阀作为控制元件宜采用纯积分控制策略,当使用伺服阀作为控制元件宜采用PD控制策略,均可得到较优控制效果,为实际工程项目双缸加载试验提供理论指导。     

欧洲过渡性试验飞行器(IXV)电气总体架构设计

为飞行器设计一个合适可靠的电气系统是飞行器总体设计中的一项重要工作。IXV是一款欧洲重复使用运载器技术验证平台,并在2015年2月11日成功进行了飞行演示验证。在电气设计上,为降低成本并满足研制进度要求,IXV最大限度使用货架产品和经过飞行试验验证的产品进行系统设计,减少研发工作量。针对项目任务特点,甚少采用冗余特别是设备级冗余进行系统设计,只是在关键的供电电源和器上数据存储设备上进行了冗余设计;打破传统系统划分,设计统一的数据处理系统,集导航、控制、数据采集和处理为一体。整个电气系统以1553B总线、串口及以太网为基础进行接口设计,用以支持整个系统的数据交互并简化器地接口。IXV通过飞行试验验证了这些设计思路和方法的正确性与合理性。     

碳纳米管改性的双马来酰亚胺树脂力学性质的分子尺度模拟研究

双马来酰亚胺树脂是高性能碳纤维复合材料的新型基体材料,在航空航天等领域具有广泛的应用。目前,相关材料的改性技术、制备工艺以及材料性能等考察仍以实验为主,数值模型及相应的分析方法则相对较少。本文构建了4,4′—二苯甲烷双马来酰亚胺(BDM)和二烯丙基双酚A(DABPA,固化剂)的分子尺度数值模型,实现了与实验过程基本一致的交联反应过程,考察了BDM/DABPA树脂材料的力学性质以及由碳纳米管填充所引起的强化规律和机理。结果表明,树脂材料的力学性质随着交联程度的提高而增加,而短碳纳米管的掺杂也可以进一步增强力学性质。研究工作为基于双马树脂的复合材料设计构建了数值分析技术,为相关材料的性能改进从微观层次提供了有价值的参考。     

高超声速飞行器横侧向失稳非线性分岔分析

针对滑翔式高超声速飞行器大攻角横侧向失稳问题,采用延拓算法和分岔理论,求解并分析了以俯仰舵偏为连续参数的稳态平衡分岔图和以副翼舵偏为连续参数的横侧向机动稳态平衡分岔图,对平衡分支的稳定性和突变点进行了分析,并给出了特征根拓扑结构变化.研究表明,高超声速飞行器存在极限分岔点、Hopf分岔点以及叉型分岔点,且从叉型分岔点延伸出多个平衡分支,引起横侧向的自滚转失稳;从Hopf分岔点延伸出极限环分支,该分支对应较为复杂的极限环运动,其中还包含倍周期分岔、花环分岔、极限环极限点分岔等复杂的分岔现象;在横侧向机动飞行情况下,模型存在横向操作偏离失稳问题,且存在多个不稳定的平衡点.研究结果为实现高超声速飞行器的稳定飞行和控制器的设计提供了极其重要的动力学信息.      

A novel method of Newton iteration-based interval analysis for multidisciplinary systems

A Newton iteration-based interval uncertainty analysis method (NI-IUAM) is proposed to analyze the propagating effect of interval uncertainty in multidisciplinary systems. NI-IUAM decomposes one multidisciplinary system into single disciplines and utilizes a Newton iteration equation to obtain the upper and lower bounds of coupled state variables at each iterative step. NI-IUAM only needs to determine the bounds of uncertain parameters and does not require specific distribution formats. In this way, NI-IUAM may greatly reduce the necessity for raw data. In addition, NI-IUAM can accelerate the convergence process as a result of the super-linear convergence of Newton iteration. The applicability of the proposed method is discussed, in particular that solutions obtained in each discipline must be compatible in multidisciplinary systems. The validity and efficiency of NI-IUAM is demonstrated by both numerical and engineering examples.     

基于LSTM模型的飞行器智能制导技术研究

人工智能技术的突破性进展为飞行器再入制导技术的研究提供了新的技术途径, 本文针对预测校正制导中两方面的问题: 一是纵向“预测环节”积分计算量大和“校正环节”割线法迭代求解难以满足实时性的问题, 二是纵向制导和横向制导都需要对动力学方程进行积分, 存在明显的冗余计算问题, 提出基于长短期记忆网络(long short-term memory, LSTM) 的飞行器智能制导技术. 一方面, 在纵向制导中不需要对动力学方程进行积分来预测待飞射程, 即去除“预测环节”; 另一方面, 不再基于割线法迭代求解倾侧角的幅值, 即去除倾侧角的“校正环节”, 大大减少积分计算量, 提高计算速度. 利用深度学习在神经网络映射能力和实时性方面的双重天然优势, 基于再入飞行器的实时状态信息, 采用LSTM模型实时生成倾侧角指令. 同时, 将纵向和横向制导环节的制导周期统一为一个周期, 进一步确保制导系统满足在线制导的实时性要求. 蒙特·卡罗仿真分析表明, 本文所提的方法在飞行器再入初始状态和气动参数拉偏情况下具有精度和速度上的优势.      

微槽-吸气组合控制平板边界层多模态稳定性研究

边界层转捩会使高超声速飞行器壁面摩阻和热流显著增加,因此在高超声速飞行器设计过程中往往占据重要地位.针对高超声速飞行器多模态转捩控制问题,提出了微槽道(1 mm)与边界层吸气的组合控制方法,并通过直接数值模拟和线性稳定性理论研究了Ma=4.5平板边界层的稳定性及组合控制效果.边界层在无控状态时,同时存在失稳的第一、二模态波,且二维第二模态波最不稳定;单纯施加微槽道控制时,边界层第二模态波会被抑制但第一模态波会被略微激发.对比而言,采用“微槽-吸气”组合控制后,不仅增强了对第二模态波的抑制效果,而且减弱了第一模态波的激发程度;同时随着吸气强度的增加,第二模态波不稳定区域明显收缩、频率显著增高,而第一模态波则变化不明显.相较于单纯的微槽道,吸气增强了“微槽吸收”与“声波散射”作用,因此中等吸气强度下该组合控制方法对第一和第二模态波的增长率分别实现了12.63%和28.02%的抑制效果.以上结果表明“微槽-吸气”组合控制手段具有适用宽频、布置区域灵活的优点,展现出了一定的多模态控制效果.     

复杂航天器电气系统潜通路分析技术研究

针对复杂航天器电气系统功能接口复杂、信号类型众多的特点,系统分析了导致潜通路存在的接口冗余、时序逻辑复杂、接地类型多等客观原因。明确了复杂航天器电气系统潜通路分析工作流程,并简要论述了潜通路分析的准备工作中的单机电气接口数据收集、电路原理图设计与简化的方法和要点,结合潜通路仿真建模分析及优化方法,总结了复杂航天器电气系统潜通路故障定位的潜在路径搜索与分析、识别与验证的步骤。提出了复杂航天器电气系统预防潜通路的电气接口信号类型简单化、电气接口隔离、信号流向单一化、接地设计提前规划四项设计原则,并针对某航天器匹配测试阶段发现的潜通路问题的原因及改进措施进行了分析。     

结构动力学与运载火箭技术发展

力学作为工程研究的基础学科,在运载火箭的设计中起着至关重要的作用.结构动力学作为分支学科之一在其中扮演着重要角色,其发展水平很大程度上可反映火箭总体设计能力.本文着眼于结构动力学与运载火箭技术的结合点,简述其发展过程,并对其进一步发展方向提出设想.     

Simulation of the behaviour of FCC polycrystals during reversed torsion

Taylor-type polycrystal plasticity models with various single slip hardening laws are evaluated by studying the large strain behaviour of FCC polycrystals during reversed torsion. The hardening laws considered include the model of Asaro and Needleman (“Texture Development and Strain Hardening in Rate Dependent Polycrystals,” Acta Metall. (1985), 34, 1553) as well as a power-law and an exponential version of that, and a more recent model by Bassani and Wu (“Latent Hardening in Single Crystals II. Analytical Characterization and Predictions,” Proc. R. Soc. Lond. (1991), A435, 21). The material parameters for the various hardening laws are fitted to experimental compression data for copper and then used to predict reversed large strain torsion of tubes. Differences under “free-end” (axially unconstrained) or “fixed-end” (axially constrained) conditions between predictions and experimental observations are discussed in detail. In addition to the torque response, the Swift effects upon twist reversal are studied.