几何非线性刚度研究对变形飞行器结构大变形的应用具有重要意义。为研究具有正弦波纹壁的零泊松比类蜂窝结构面内大变形时的非线性力学行为,基于非线性梁理论,考虑几何非线性建立了大变形下的非线性力学模型。利用有限元仿真验证了理论分析方法的正确性,通过参数分析讨论了几何参数对等效应力-应变曲线的影响。结果表明,随着应变的增加,结构的几何非线性造成结构的等效拉伸刚度增大;应力-应变曲线受波纹度、蜂窝角、厚度比的影响较大,受高度比影响不明显。

级间分离$\mathrm{S}$形分离钢索结构复杂,高速分离过程涉及大变形、复杂非线性接触等问题,其动态变形及力学特性分析是工程设计的难点之一。基于Abaqus建立S形分离钢索动态分离仿真模型, 分析了S形分离钢索高速分离动态变形过程及力学特性,并通过地面试验进一步验证建模方法的正确性。研究了$\mathrm{S}$形分离钢索长度、截面直径、拖尾长度、分离速度等多种敏感因素的影响,对工程实际具有一定的指导意义。

运载火箭空中回收的挂取过程是整个回收过程中最关键的环节之一。针对运载火箭尾舱空中挂取的全流程,开展了将直升机作为回收平台的钩取装置设计,主要包括拉力传感器、过载保护装置、减载装置以及末端的执行机构。翼伞和减速伞从火箭尾舱的底部弹出,挂取装置可通过挂取翼伞顶部的牵顶伞实现对回收体的挂取操作。通过对挂取过程的仿真分析可以看出,回收体的质量增大时,过载显著增加,而当翼伞的收伞时间增加时,减载效果明显。

跨介质飞行器是指兼具空中飞行能力和水下潜航能力的新概念特种飞行器,包括潜水飞机、潜射无人机等。聚焦可多次跨域的飞行器,通过文献调研,阐述了跨介质飞行器的特点和应用,详细介绍了国内外跨介质飞行器的发展现状,分析了实现跨介质飞行的技术难点,对跨介质飞行器所需要的关键技术进行归纳总结。最后,结合调研的结果和国内外发展现状,对跨介质飞行器的前景进行展望,提出发展建议。

针对液体火箭发动机主级段工作过程,采用多变量非线性时间序列分析理论,在两级注意力机制循环神经网络(Dual Stage Attention Based Recurrent Neural Networks,DA-RNN)的基础上,提出一种新型时序分析工具——卷积两级注意力机制循环神经网络(Convolutional Dual Stage Attention Based Recurrent Neural Networks, CDA-RNN),从而建立故障趋势预测模型。通过对预测残差进行自相关性分析并定义故障置信概率,提出了故障检测量化依据。利用发生微弱故障的热试车数据进行验证,结果表明,CDA-RNN模型对非稳态工作段微弱故障多参数检测具有良好鲁棒性,该方法十分有效,具有直接应用价值。

利用流场仿真和扫描电子显微镜观测的方法,对某型涡轮叶片工作前后的表面微形貌进行了分析,研究了高温高压环境对叶片表面形貌变化的影响。首先为了提高计算效率,根据叶片形式,建立了涡轮叶片流场的周期性对称CFD模型,并利用有限体积法对流场的温度和压力进行计算分析；然后利用扫描电镜对工作叶片的表面形貌进行观测,分析叶片表面微缺陷形式；最后根据仿真与试验观测结果,分析了叶片缺陷产生的原因和影响叶片表面微结构变化的因素。结果表明:叶片前缘温度达到最高的${860}\mathrm{\;K}$,在几何结构和波系的共同作用下,叶片前后缘、叶尖、叶根附近流场流动特性复杂,流道内温度和压力分布不均匀；叶片后缘根部出现长约${180\mu }\mathrm{m}$的穿晶/沿晶混合模式的微裂纹,后缘叶尖处有长约${30\mu }\mathrm{m}$的夹杂物裂纹出现,这是叶片热应力、叶片表面金相转变、氧化、氢脆等共同作用的结果；应根据涡轮泵的实际任务情况对涡轮泵地面热试车程序进行合理的安排,尤其在关机阶段要考虑是否对涡轮叶片的冷却采取大气环境隔离措施。研究可为液体火箭发动机涡轮叶片寿命评估提供参考。

针对运载火箭伺服系统飞行数据存在高频信息缺失的问题,提出了一种基于小波多分辨率分析的高频特征复原方法。首先,通过小波多分辨率分析提取伺服系统地面热试车试验数据的特征;然后,利用摆角速度信号与高频特征之间的关联性,基于提出的特征匹配方法对飞行数据高频特征进行预测;最后,对信号线性叠加以实现特征融合,从而完成恢复飞行数据高频信息的流程。试验验证表明,数据复原结果与基准数据相比具有一致的换向频率规律,所提出的特征复原方法能够有效恢复飞行数据缺失的高频特征,为获取航天伺服产品真实飞行工作剖面特征提供了数据支持。

针对敌方来袭拦截弹制导策略未知的主动防御协同突防场景,考虑目标弹-防御弹单向和双向协同配合模式,采用滑模控制方法提出了兼顾拦截弹探测信息可观测性和防御弹反拦截精度的协同突防制导律。构建了融合空间探测构型需求和拦截成功必要条件的滑模面,分别应用双幂次趋近律和带状态反馈的指数型趋近律,推导了目标弹-防御弹的单/双向协同制导律。相较于单向协同,双向协同通过引入加速度代价函数,应用最优化方法优化了协同突防制导律,目标弹通过协作机动帮助防御弹降低打击来袭拦截弹的过载需求。仿真结果表明,协同滑模突防制导律可确保目标弹和防御弹达到期望的空间探测构型,并能够精准地打击来袭拦截弹。

机载机电伺服设备中,母线挂载较大容性负载,为了抑制机载配电设备开关闭合瞬间的浪涌,提高机载供配电系统安全性、稳定性,对几种供电母线浪涌抑制方案进行研究,着重就晶体管浪涌抑制方案进行原理分析和参数研究,进行了高低环境温度以及宽输入电压范围的试验,验证了晶体管浪涌抑制电路参数匹配的有效性。

为解决串联式混合动力车辆动力单元突加重载时发动机转矩负荷率过高导致运行异常的问题,设计了一种基于模糊控制的载荷补偿策略,通过控制发电机转矩来调节发动机转矩负荷率,避免发动机在临界条件工作。仿真和试验结果表明,该策略有效改善了动力单元工作特性,使其可以稳定平滑地过渡到预期工作点,提高了动力单元工作的鲁棒性。

针对采用一体化设计、整体式车身结构的多轴车辆,建立刚柔耦合虚拟样机模型,对多轴车辆的平顺性进行研究。基于驾驶室连接方式、驾驶室结构形式和驾驶室顶部连通形式3个设计要素,分析整车在不同载重和不同工况下的平顺性。分析表明,带有斜支撑桁架结构的驾驶室能够有效降低车辆行驶时驾驶室的加权加速度均方根值;顶部不连通的结构形式驾驶室舒适性更好;通过优化驾驶室结构形式和顶部连通形式,车辆在空载和满载情况下的平顺性得到了较大的改善,能够更好地满足使用要求。

在一种面向产品的飞行器结构强度虚拟试验架构下,发展经典材料弹塑性损伤本构和通用有限元技术,并基于Abaqus内置Python软件开发虚拟试验插件工具,创建飞行器舱段结构人机交互虚拟试验平台,形成了对舱段结构承载破坏过程进行高逼真度模拟的虚拟试验能力。采取逐级验模的精度确认技术,开展从试棒到舱段壳体的虚/实试验对比,验证舱段结构虚拟试验的可行性,结果显示:虚拟试验能对舱段结构的承载破坏情况做高逼真度的模拟,对极限承载能力的预示精度达到4.6%。

针对高温燃气流风洞试验中舱压不稳定可能造成试验设施损害的问题,从波系与分离涡之间相互干扰的角度,开展了扩压器的收集口位置和尺寸对舱压试验匹配性影响的机理。使用计算流体力学方法对不同收集口位置和尺寸的工况进行了模拟,得到了试验舱内的压力分布情况,研究了波系与分离涡之间的相互干扰对试验稳定运行的影响,为收集口的优化设计提供了参考。研究表明,合理的收集口位置和尺寸,能够增强波系与锥身后的分离涡的相互影响,避免分离涡主导收集口,增加主流的通流量,减小舱内溢流及其产生的回流涡的尺度,有利于试验的成功开展。

雷达对抗中,干扰机侦收雷达的信号,经AD采样后输入FPGA进行处理并产生干扰信号。FPGA平台利用Xilinx等官方提供的FFT IP核对高速ADC输出的数据进行FFT处理时,需要进行“并行-串行”的数据预处理,降低了处理速度,同时也没有对FPGA内部资源进行最大化利用。基于以上问题,提出一种基于FPGA输入分块重映射的数据处理方法。该方法通过数据输入重映射模块将输入雷达数据优化为并行分块的数据流格式,再通过FFT蝶形网络输出离散傅里叶变换数据,最后进行并行结果输出。试验证明,本方法能有效节省FPGA的运算时间,提高雷达数据处理速度,优化利用了FPGA内部资源,具有实时性好、灵活性高的特点。

在评估无人机性能方面,为有效克服主观性强、对数据过于敏感、计算复杂度高等缺陷,提出无人机“能力”建模方法。该方法在向上层研究屏蔽无人机异构性和资源多样性的同时保留无人机的个性化重要特征,呈现无人机“能力”以支持上层模型设计和算法设计,从而减轻了上层研究的先验工作量,推进了相关研究的开展。进一步提出基于无人机“能力”的差异熵赋权法,该方法依据判断矩阵最大特征值所对应的特征向量确定各个特性的相对权重,加权计算得到最终的评估结果,从而有效地对无人机各能力以及综合性能进行相对评估。试验结果表明:差异熵赋权法在克服主观偏差的同时,增加了指标间横向对比,提升了计算稳定性。

体系对抗中通过创新地面装备实现体系赋能、体系增强和体系协同,是地面总体专业面临的重大难题。以典型装备系统为研究对象,分析体系对抗对该武器系统的能力需求,结合武器系统的任务模式、任务流程和系统组成,梳理保障能力需求清单;以提升伴随保障支持管理能力、改善伴随保障资源配置为目标,梳理智能技术应用于机动伴随保障和增强地面装备效能的技术途径,形成装备智能保障技术方案。基于上述研究,完成信息化、智能化保障车方案概要设计,对其进行机动伴随保障能力评估。