航空、航天科学技术

陈志雄，左洪福，詹志娟，等

航空、航天科学技术

滑油系统全流量在线磨粒静电监测技术研究

陈志雄，左洪福，詹志娟，等

针对滑油系统非金属材料难以实现在线监测的问题，基于静电感应原理展开全流量磨粒监测技术研究。研究润滑条件下荷电磨粒的产生机理和全流量磨粒静电监测原理，着重进行了静电信号特征提取方法研究。为验证磨粒静电监测技术的可行性，设计并搭建了模拟实验平台，开展了故障颗粒注入实验和循环润滑条件下销盘滑动摩擦磨损实验，使用自制的全流量在线磨粒静电传感器对油路中的磨粒进行监测。结果表明：静电传感器能够监测到金属、非金属等不同材料荷电磨粒；感应电压幅值与磨粒大小具有相关性；感应电压波形与荷电磨粒特性有关；静电传感器可以在线监测滑油回路中非金属摩擦副的摩擦磨损状态。

航空发动机；滑油系统；全流量；荷电磨粒；静电；状态监测

来源出版物：航空学报, 2012, 33(3): 446-452

入选年份：2014

考虑不完全维修的劣化系统最优视情维修策略

葛恩顺，李庆民，张光宇，等

摘要：针对实际装备维修工程中系统不能修如新以及修后工作时间逐渐缩短的情况，基于Gamma过程建立劣化系统的视情维修（CBM）模型，以定期检测的方式获知系统状态。当系统劣化状态超过预定阈值时采取预防性维修，维修后系统恢复至如新与如旧之间的某一随机状态；经过若干次预防性维修后，当劣化状态再次超过维修阈值时则进行预防性更换；在对系统进行预防性维修或更换之前若发生劣化故障，则进行故障后更换；通过对检测周期和更换策略联合优化，使得系统长期运行费用率最低。最后通过算例说明CBM模型的可行性，并利用Monte Carlo算法仿真验证模型的正确性。

关键词：维修；Gamma过程；劣化系统；更换策略；长期运行费用率；优化

来源出版物：航空学报, 2013, 34(2): 316-324

入选年份：2014

基于单个长基线干涉仪的运动单站直接定位

张敏，郭福成，周一宇

摘要：针对以往单站无源定位系统中采用的多通道干涉仪或阵列测向系统复杂、易受通道间幅相不一致性影响等缺点，提出了一种基于信号子空间分解的运动单站单个长基线干涉仪（LBI）直接定位（DPD）方法。该方法采用量子粒子群优化（QPSO）方法获得定位初值，再利用Newton迭代方法得到精估计值。仿真结果表明：增加观测器的机动性，可对辐射源实现快速无模糊的定位；定位性能在较高信噪比（SNR）下可接近定位误差的克拉美-罗下限（CRLB），在低信噪比下优于多通道干涉仪仅测角（BO）和长基线相位差变化率定位方法。

关键词：无源定位；干涉仪；直接定位；子空间分解；粒子群优化；迭代方法

来源出版物：航空学报, 2013, 34(2): 378-386

入选年份：2014

多片后缘小翼对直升机旋翼桨叶动态失速及桨毂振动载荷的控制

王荣，夏品奇

摘要：减缓直升机后行桨叶动态失速发生、降低直升机桨毂振动载荷是提高直升机飞行速度、改进直升机飞行性能的重要途径。本文研究了直升机在高速高载情况下利用多片受控的桨叶后缘小翼对直升机的后行桨叶动态失速和桨毂振动载荷同时进行控制的有效方法。建立了弹性桨叶和后缘刚性小翼的结构动力学模型。桨叶剖面气动载荷采用Leish-man-Beddoes二维非定常动态失速模型计算，后缘小翼剖面气动载荷采用Hariharan-Leishman二维亚声速非定常气动模型计算。采用伽辽金和数值积分相结合的方法求解旋翼系统的气弹响应。建立了有效的多片后缘小翼控制策略和控制方法，分析了3片后缘小翼的运动规律及对后行桨叶动态失速和桨毂振动载荷的控制效果，结果表明利用多片小翼的运动是控制桨叶动态失速和桨毂振动载荷的有效方法。

关键词：直升机旋翼；动态失速；桨毂振动；多后缘小翼；控制

来源出版物：航空学报, 2013, 34(5): 1083-1091

入选年份：2014

基于网格化曲面的自适应自动铺放轨迹算法

熊文磊，肖军，王显峰，等

摘要：基于轨迹的可铺放性要求分析了铺放过程中预浸料产生畸变的原因及影响轨迹可铺放性的因素。根据测地线定义构造了一种基于网格化曲面的测地线新算法，具有高效率、高精度等特点；在此基础上综合考虑预浸料的可铺放性和构件强度分布要求，提出了具有曲面自适应功能的铺放轨迹算法，可根据预浸料带宽计算得到铺放轨迹容许的最大测地曲率，并将其运用于铺放轨迹设计，使轨迹能够保证预浸料良好可铺放性的同时又满足构件的强度分布要求。最后通过数据库SQL Server和VC++针对某型号S型进气道进行铺放轨迹设计，在CATIA中将计算获取的离散轨迹点拟合成曲线并进行了实际的铺放试验，验证了测地线生成算法和铺放轨迹生成算法的正确性和有效性。

关键词：复合材料；自动铺放；轨迹规划；网格化曲面；测地线

来源出版物：航空学报, 2013, 34(2): 434-441

入选年份：2014

基于立体视觉的航天器相对位姿测量方法与仿真研究

徐文福，梁斌，李成，等

摘要：空间目标的相对位姿测量，是进行交会对接、绕飞监测、编队飞行等的前提。提出了基于立体视觉的方法，包括图像滤波、分割、连通区域标记、3D重建、相对位姿计算等步骤。并建立了仿真系统，该系统基于VC环境，将追踪星、日标星的3D几何模型、姿态动力学模型、相对轨道动力学模型、控制器/执行机构的数学模型，以及立体相机的成像与采集模型集成一体，可进行全闭环的仿真。仿真结果验证了算法的有效性。

关键词：立体视觉；交会对接；相对测量；航天器；制导导航与控制

来源出版物：宇航学报, 2009, 30(4): 1421-1428

入选年份：2014

平动点轨道的动力学与控制研究综述

徐明

摘要：平动点轨道在深空探测领域具有重要的应用价值，引起了国内外航天界的密切关注。详细介绍了平动点轨道的发展历史，并深入剖析平动点附近的相空间结构和同/异宿连接的力学机制；论述Halo轨道转移方式的实现、轨道维持策略及平动点轨道的姿态描述，然后讨论了实现深空组网的平动点星座建立。平动点具有十分丰富的内容，在轨道动力学其他领域亦有扩展，细致分析了平动点理论在地月转移、太阳帆轨平动点以及近地编队飞行等方面的应用。

关键词：平动点；Halo轨道；同异宿连接；编队飞行；地月转移；人工平动点

来源出版物：宇航学报, 2009, 30(4): 1299-1313

入选年份：2014

月球着陆器软着陆机构着陆稳定性仿真分析

朱汪，杨建中

摘要：介绍了软着陆机构仿真模型，提出了着陆稳定性判据和稳定性边界的离散化搜寻策略，并以实际算例给出了由着陆器着陆瞬时的竖直速度、水平速度、偏航角和月面倾角等主要影响因素确定的着陆稳定性边界。分析结果表明：对称着陆比非对称着陆更稳定；横向速度较大时支柱联接点容易发生强度破坏；当着陆面存在坡度时，横向速度沿下坡方向相对于沿上坡方向而言，着陆器更容易翻倒。

关键词：着陆稳定性；着陆冲击；软着陆机构；月球着陆器

来源出版物：宇航学报, 2009, 30(5): 1792-1796

入选年份：2014

基于不确定性的高超声速飞行器动态面自适应反演控制系统设计

陈洁，周绍磊，宋召青

摘要：针对飞行器非线性动力学系统具有不确定项情况，研究了高超声速飞行器的飞行控制系统设计问题。由于动力学系统中存在线性参数不确定项和由于高速高热造成的未建模动态时，论文将研究对象扩展为控制矩阵中含有线性参数不确定系统，同时放宽了现有文献中许多苛刻的条件，如匹配条件、增长条件等，用自适应调节函数补偿系统不确定性带来的影响，设计鲁棒项函数解决了逼近误差的影响问题，通过引入投影算子避免了可能出现的控制器奇异问题。在自适应反演设计时，采用动态面设计方法，引入一阶滤波器，得到虚拟控制量的微分，消除传统反演设计中的“项数膨胀”的问题，用Lyapunov稳定性定理保证误差一致有界。仿真实验验证了该算法的有效性。

关键词：高超声速飞行器；不确定性；动态面；自适应反演

来源出版物：宇航学报, 2010, 31(11): 2550-2556

入选年份：2014

基于单轴旋转的光纤捷联惯导系统误差特性与实验分析

孙枫，孙伟

摘要：针对惯性器件偏差是影响惯导系统导航精度的主要因素，同时考虑到多种误差源对调制型捷联系统的影响，提出了一种利用惯性测量单元（IMU）四位置转停的误差调制方法。分析了调制型捷联系统的误差特性并建立了四位置转位方案模型。利用实验室自行研制的光纤捷联惯导系统分别进行IMU静止和四位置转位运动下的长时间导航实验，实验结果表明了该方法的有效性。

关键词：捷联惯导系统；单轴旋转；误差特性；光纤陀螺；定位误差

来源出版物：宇航学报, 2010, 31(4): 1070-1077

入选年份：2014

基于天文角度观测的机载惯性/天文组合滤波算法研究

熊智，刘建业，郁丰，等

摘要：针对采用天文/惯性位置组合时对导航选星有特殊要求，提出了基于天文角度观测信息的机载惯性/天文组合滤波方案及算法。对基于天文角度观测的INS/CNS组合导航系统的原理进行了充分阐述，分析并建立了基于单星或多星观测条件下的组合导航系统线性化量测方程，并针对角度观测时高度通道不可观的特点，增加了气压高度输出为系统的观测量，并在此基础上设计了组合滤波器算法。最后进行了组合导航系统仿真，并通过协方差分析的方法对比分析了单星和双星观测条件下的滤波性能。仿真结果表明，即使是在单星观测条件下，组合导航系统也能获得较好的定位精度；若观测星数增多，则可以大大提高系统性能，表明该组合导航系统设计方案是成功可行的。

关键词：天文导航系统；惯性导航系统；组合导航；卡尔曼滤波；角度观测

来源出版物：宇航学报, 2010, 31(2): 397-403

入选年份：2014

基于高斯-伪谱法的月球定点着陆轨道快速优化设计

彭祺擘，李海阳，沈红新

摘要：利用高斯伪谱法（Gauss Pseudospectral Method，GPM），对登月飞行器定点软着陆轨道快速优化问题做出了研究。将控制变量和终端时间一同作为优化变量，同时离散控制变量与状态变量，对最优控制问题进行求解。并针对GPM的特点，设计了从求取初值到高精度参数的软着陆轨道优化策略。利用此方法求取了月面着陆可达区域，在此基础上对定着陆点最优轨道进行了设计。仿真结果表明此方法具有较强的鲁棒性和快速收敛性。

关键词：高斯伪谱法；月球定点着陆；快速优化；登月飞行器

来源出版物：宇航学报, 2010, 31(4): 1012-1016

入选年份：2014

基于Gauss伪谱法的临近空间飞行器上升段轨迹优化

宗群，田栢苓，窦立谦

摘要：综合考虑密度变化、声速变化、发动机推力变化及地球引力等因素对飞行轨迹的影响，研究了与实际飞行环境更加相符的临近空间飞行器燃料最优爬升轨迹。针对该问题在气动数据处理和优化求解上存在的困难，提出一种基于Gauss伪谱法（Gauss Pseudospectral Method，GPM）的求解策略。首先，依据气动数据特点，设计拟合模型对气动参数进行高精度拟合；其次，为避免间接法和传统直接法的缺点，将Gauss伪谱法和序贯二次规划（Sequential Quadratic Programming，SQP）相结合，对存在边值及加速度约束的轨迹优化问题进行求解，获得最优飞行轨迹。仿真结果表明，在更为真实的飞行环境下，利用GPM和SQP相结合的方法可在5.83 s获得一条精度为10-4～10-6左右的飞行轨迹。

关键词：临近空间飞行器；上升段轨迹优化；气动数据；Gauss伪谱法；序贯二次规划

来源出版物：宇航学报, 2010, 31(7): 1775-1781

入选年份：2014

基于压缩感知的高分辨DOA估计

贺亚鹏，李洪涛，王克让，等

摘要：研究基于压缩感知的多目标DOA估计问题。利用空间目标空域的稀疏性，提出一种新的DOA压缩感知模型，其感知矩阵满足约束等容（RIP）条件。提出一种基于奇异值分解的多测量矢量欠定系统正则化聚焦求解（SVD-RMFOCUSS）算法。该算法在一定程度上克服了压缩感知重构算法无法用于低信噪比情况缺陷，且具有较低的运算复杂度。计算机仿真表明该算法性能优于传统DOA估计算法，能够对任意相关性的信号进行有效DOA估计，具有更高的角度分辨力及估计精度。

关键词：压缩感知；超分辨；波达方向；奇异值分解；多测量矢量欠定系统正则化聚焦求解算法

来源出版物：宇航学报, 2011, 32(6): 1344-1349

入选年份：2014

精密离心机误差对石英加速度计误差标定精度分析

王世明，任顺清

摘要：分析了离心机各个误差源，用齐次变换法精确地计算了产生的向心加速度，给出了向心加速度、重力加速度和哥氏加速度在加速度计坐标系下的分量，推导了被试加速度计输入加速度的精确表达式。在给出石英摆式加速度计在精密离心机上标定时的误差模型的基础上，着重讨论了误差模型系数的计算值与离心机误差之间的关系。根据仿真结果找出了某些离心机误差对加速度计误差系数标定的影响关系，为按照加速度计的标定精度来确定离心机的精度打下了理论基础。

关键词：精密离心机；加速度计标定；齐次变换；测试方法

来源出版物：宇航学报, 2012, 33(4): 520-526

入选年份：2014

Ti6Al4V合金微弧氧化陶瓷膜的组织结构研究

蒙晓涓，李卫京，崔世海，等

摘要：采用微弧氧化技术在钛合金表面成功制备出膜厚约100 μm的致密陶瓷膜以提高钛合金的耐磨性。SEM结果表明，陶瓷膜完整连续，与基体呈犬牙状牢固结合。XRD衍射结果表明：陶瓷膜主要由金红石型二氧化钛和AL2TIO4晶体相组成。显微硬度结果表明钛合金微弧氧化陶瓷膜的显微硬度为862 HV而基体合金硬度仅为412 HV，陶瓷膜的硬度远远高于基体合金的显微硬度。摩擦磨损试验表明，镀膜的钛合金磨损量远小于不镀膜钛合金的磨损量，陶瓷膜能提高基体的摩擦磨损性能。

关键词：钛合金；微弧氧化；陶瓷膜；耐磨性

来源出版物：航空材料学报, 2009, 29(2): 39-42

入选年份：2014

KH550修饰碳纳米管增韧环氧树脂的研究

熊磊，马宏毅，王汝敏，等

摘要：利用偶联剂KH550对多壁碳纳米管（MWCNTS）进行化学修饰，并制备了MWCNTS/环氧树脂纳米复合材料。研究了不同含量的MWCNTS对纳米复合材料力学性能的影响。研究结果表明，MWCNTS表面成功接枝上了一定量的KH550，将其加入环氧树脂基体可大幅提高复合材料的力学性能。当添加量达到0.5%时，复合材料的力学性能最好，冲击韧度和弯曲强度较纯环氧树脂分别提高了85.3%和21.6%。扫描电镜结果显示，复合材料由脆性断裂转变为韧性断裂。

关键词：碳纳米管；KH550；环氧树脂；复合材料；力学性能

来源出版物：航空材料学报, 2009, 29(4): 63-66

入选年份：2014

直接时效处理对热连轧GH4169合金蠕变行为的影响

田素贵，赵忠刚，陈礼清，等

摘要：通过对热连轧GH4169合金进行直接时效处理、蠕变性能测试和组织形貌观察，研究了直接时效对热连轧合金蠕变行为的影响。结果表明：直接时效可明显提高热连轧GH4169合金的蠕变抗力，在660℃/700 MPa条件下，使合金的蠕变寿命由60 h提高到126 h，在试验的温度和应力范围内，测定出该合金在蠕变期间的激活能和应力指数分别为Qa=559.2 kJ/mol和n=17.6。合金在热连轧期间的变形特征是孪晶和位错在孪晶内的双取向滑移，且有较小的晶粒尺寸；经直接时效后，合金中弥散析出的细小γ"相是有效提高合金蠕变寿命的主要原因。在蠕变期间，合金的变形特征是孪晶及位错在基体中滑移；蠕变后期，在与应力轴垂直的晶界处首先出现微裂纹，随蠕变进行，微裂纹沿晶界扩展并发生沿晶断裂。

关键词：热连轧GH4169合金；直接时效处理；蠕变；变形机制

来源出版物：航空材料学报, 2010, 30(5): 14-18

入选年份：2014

中性盐雾预腐蚀对AF1410高强钢疲劳寿命的影响

郝雪龙，刘建华，李松梅，等

摘要：采用失重法和XRD法研究了AF1410钢在中性盐雾环境中的耐蚀性能，并对中性盐雾预腐蚀不同时间后的试样进行疲劳性能测试，研究了不同预腐蚀时间对材料疲劳寿命的影响。结果表明：AF1410钢发生了严重的全面腐蚀，腐蚀产物主要由FEO（OH）和FE3O4组成，并得到其腐蚀失重曲线；疲劳断口形貌分析表明，随预腐蚀时间的延长，腐蚀损伤程度增加，在疲劳加载过程中易形成较多的疲劳裂纹扩展源而导致疲劳断裂失效；最终获得中性盐雾预腐蚀AF1410钢结构疲劳寿命特性以及预腐蚀对疲劳寿命的影响系数C（T）曲线。

关键词：中性盐雾；预腐蚀；疲劳寿命；C（T）曲线

来源出版物：航空材料学报, 2010, 30(1): 67-71

入选年份：2014

新型碳基复合吸波材料的制备及性能研究

王雯，王成国，郭宇，等

摘要：在聚丙烯腈（PAN）聚合液中分别加入Fe，nano-Fe和FeC2O4·2H2O，经热处理后制备了三种新型的电磁损耗型碳基复合吸波材料。通过X射线衍射仪（XRD）对复合材料分别进行物相分析，三种复合材料中，Fe元素主要以Fe3O4的形式存在。根据所测得的介电常数和磁导率比较分析了三种碳基复合材料和纯碳材料的吸波性能，结果表明加入Fe和nano-Fe制备的碳基复合材料有效改善了纯碳材料的输入波阻抗匹配程度，提高了微波吸收性能。结果表明，加入Fe和nano-Fe制备的碳基复合材料，涂层厚度分别为1.9和2.2 mm时，在12.7～18 GHz频段内，反射损失值都小于-10 dB，有效吸收带宽为5.3 GHz。涂层厚度均增至2.5 mm，最小反射损失值分别达到 - 46和 - 29.8 dB，有效改善了纯碳基体输入波阻抗匹配程度，提高了微波吸收性能。

关键词：四氧化三铁；碳基复合材料；介电常数；磁导率；微波吸收

来源出版物：航空材料学报, 2012, 32(1): 63-67

入选年份：2014