针对山区森林火灾应急物资保障中存在的多模态载具协同配送与动态调度难题,提出一种应急物资配送路径优化方法。考虑山区路网结构,需求紧迫性,摩托车与无人机参与,空-地协同配送等因素,以应急物资配送时间最短为目标,构建卡车-无人机-摩托车动态协同的山区森林火灾应急物资配送路径优化模型;设计一种带修复算子的整数多向量编码改进自适应大邻域搜索算法(IALNS)求解模型,并与传统自适应大领域搜索算法(ALNS)和禁忌搜索算法比较。研究结果表明: 提出的模型和算法可应用于山区环境森林火灾应急物资配送中; IALNS优于ALNS和禁忌搜索算法;动态协同策略优于静态协同策略,总配送时间下降2.49%~25.75%;应发挥摩托车与无人机的优势,构建多载具协同的优化配送模式。

为解决大中型化工装置区频繁发生的危险气体泄漏问题,利用少量无人机(UAV)之间的协同作用,提出一种基于多策略改进粒子群优化算法(MSPSO)的泄漏源定位方法。首先,考虑无人机在实际运动过程中受到的物理限制,将加速度的控制策略融入粒子群优化算法(PSO),同时,将大中型化工装置区划分为不同区域以更加精准模拟无人机在查找过程中的飞行状态;其次,根据泄漏源的扩散特点,引入逆风查找策略,利用风向信息加快无人机的查找过程;然后,为避免无人机陷入伪泄漏源,采用柯西变异扰动与模拟退火机制增强无人机跃出局部最优解的能力;最后,建立大中型化工装置区三维仿真环境,在仿真场景中对比分析多种群智能算法的性能。结果表明:文中提出的基于MSPSO的泄漏源定位方法具有较快的收敛速度及较高的定位成功率,定位效果更能够满足大中型化工装置区对泄漏源定位的要求。

为解决高风险逆向飞行冲突下解脱路径规划问题,综合考虑路径和转角、障碍物、安全间隔等多要素,构建基于最低能耗的无人机(UAV)解脱路径模型。通过改进混沌映射、黄金正弦策略以及跟随者位置更新策略,提出多策略融合的改进麻雀搜索算法;基于8个标准测试函数,将新算法与其他3种群智能算法进行运算比较,证明新算法的有效性;针对飞行冲突解脱问题,构造多机冲突场景和级联冲突场景,并运用4种算法进行多次试验,从收敛性能和运行时间2方面比对。结果表明:改进算法在4机逆向飞行冲突场景下的适应度和用时分别为8.86、4.06 s,在3机级联冲突场景下的适应度和用时分别为1.26、3.03 s,均为最优值。研究成果在解决复杂冲突问题中,兼顾计算效率与精度,可为多机逆向飞行冲突解脱快速规划路径。

为维持机场战时功能正常运转,开展常规武器蓄意攻击下机场跑道易损性分析。通过分析机场跑道目标特性和功能特性,基于蒙特卡罗法构建多类型常规武器蓄意攻击下机场跑道易损性评估框架,建立机场跑道易损性评估模型,并以我国沿海某机场跑道为案例进行评估。结果表明:蓄意攻击下二分法攻击策略明显优于随机攻击策略。当攻击机场跑道目标时,武器圆概率偏差的影响随武器毁伤半径的增大而减小,武器毁伤半径的影响也随着武器圆概率偏差的增大而减小,而武器圆概率偏差和毁伤半径的影响均随着打击数量的增大而减小。攻击策略上的优化在一定程度上能够弥补武器性能的不足,在二分法攻击策略下,按打击效果排序分别为外军典型巡航导弹、大型无人机、远程火箭炮和榴弹炮。考虑防护时,可通过采取多波段烟幕干扰、全球定位系统(GPS)干扰、提升混凝土强度等级等防护措施降低武器打击精度和武器毁伤半径,提升机场跑道起降效能。

为推动黏滞惯质阻尼器(VIMD)在高层基础隔震结构中的工程应用,以20层隔震钢结构模型为研究对象,首先,探讨VIMD的惯质对结构自振周期的影响;然后,从太平洋地震工程研究中心选取10条实际地震动并进行调幅使其匹配目标设计反应谱,研究VIMD对结构地震响应的控制特征及减震效果;最后,基于达文波特脉动风速谱,采用谱表示法生成10条随机脉动风速时程,研究VIMD对结构风振响应的控制特征及减振效果。结果表明:VIMD可延长该高层基础隔震结构的自振周期,且主要体现在前6阶。在地震激励作用下,VIMD对高层基础隔震结构隔震层相对位移响应的减震效果与黏滞阻尼器(VD)相当,但其对上部结构响应的减震率较VD可提升19.5%~24.5%。在风荷载作用下,VIMD和VD对高层基础隔震结构响应控制能力基本相同。

为从本质上提升锂离子电池的安全性,向电解液中添加磷基阻燃剂,研究不同价态的磷基阻燃剂结构对其安全性能、电化学性能的影响。采用自熄灭时间(SET)和差示扫描量热对比研究磷基阻燃剂对电解液热稳定性的影响,采用线性扫描伏安分析磷基阻燃剂对电解液基本性质的影响,进一步通过循环伏安测试、循环性能测试、倍率性能测试和电化学阻抗谱测试探索不同体积比的磷基阻燃剂对LiFePO₄|Li半电池电化学性能的影响。结果表明:添加体积分数为5%的磷酸三甲酯(TMP)和亚磷酸三甲酯(TMPi)的电解液SET均显著降低,且前者提升了电解液电化学窗口,添加5%体积分数为TMP的LiFePO₄|Li半电池的氧化峰和还原峰的峰值电位电势差减小,电池极化减小,循环300圈后的放电比容量较大、容量保持率高达99.6%,而添加5%TMPi导致放电比容量衰减。磷酸甲酯类阻燃剂分子活性弱于亚磷酸甲酯类,负面作用较弱。在不减弱电化学性能前提下,添加5%的TMP更利于提升锂离子电池安全性。