冯·卡门与清华大学早期的航空工程学科

摘要今年是力学大师冯·卡门（1881-1963）逝世50周年，本文结合他于20世纪上半叶对清华大学的两次访问，回顾冯．卡门对我国早期航空学科创建和人才培养的支持和贡献．

清华大学强度与振动中心实验室网上预约系统的建设及管理

为了提高开放设备的使用效率和管理效率，建设网络化、现代化的开放实验室，结合清华大学强度与振动中心实验室的具体情况，设计开发了实验室设备网上预约系统，将实验室的开放管理水平和服务水平推上了一个新的台阶。

2010年国际深空探测轨道优化竞赛的清华大学解法

介绍作者对国际深空探测轨道优化竞赛问题的解法,包括全局优化方法和小推力局部优化方法.全局优化主要采用分枝定界法,需要求解一系列Lambert问题.局部优化采用基于同伦方法的间接优化方法,对协态变量初值进行了归一化,在数值积分时构建了开关函数检测方法以保证积分精度.最后结合连续五次参加国际竞赛的经验和体会,给出深空探测轨道设计方面的研究展望.

清华大学强度与振动中心实验室仪器的开放管理

为了提高国家教育资源的投资效益，最大限度地利用现有的实验室资源，更好地为教学、科研服务，该中心实验室针对自身的具体情况，不断地改革、创新和完善仪器设备的开放服务管理工作，尝试多人管理体制、网上预约系统和持证上岗等新机制，并取得了一定的成效。

清华大学钱学森班的理论力学教学实践

扼要介绍了给清华大学钱学森班讲授8年的理论力学课及其升级课程"动力学与控制基础"的教学实践情况,分析了新时代学生基础差异化、教学要求多样化、学生成长需求个性化对教学的挑战,对新建课程的教学内容、体系、教材、考核等安排做了说明。

关于清华大学理论力学开放实验室的设想

介绍了清华大学工程力学系理论力学开放实验室的设想,该开放实验室将开展7种类型的实验,包括测量型、演示型、原理型、虚拟型、黑箱型、兴趣型、创造型实验,每种实验以力学知识为基础,各有侧重,培养学生的动手能力、创造能力及处理问题的综合素质.

清华大学破坏力学教育部重点实验室研究工作进展(2005～2008年)

国家教委于1993年12月批准成立破坏力学开放研究实验室（failure mechanics laboratory，FML），挂靠在清华大学工程力学系，1999年正式命名为破坏力学教育部重点实验室．自1994年以来，在教育部和清华大学的领导与支持下，作为重点学科固体力学中的骨干研究基地，FML在科研上承担了众多国家重点科技攻关项目、“973”和“863”项目以及国家自然科学基金重大、重点和面上项目，取得了多项国家和部委级的科技成果奖和人才奖，在科研和人才两方面取得了显著的成绩．

统一协调资源提高城市安全运行能力 访国务院参事、国家减灾委专家委员会副主任 闪淳昌 中国职业安全健康协会常务理事 向衍荪 清华大学城市规划设计研究院公共安全研究所所长 顾林生 北京师范大学教授 黄崇福

高速发展和大规模建设带给现代化城市的最大威胁就是随时都存在发生突发事故的可能性。而城市因其人口集中、财物集中、生产经营集中、建筑物集中,对各类事故、灾害往往有“放大”作用。一旦遭遇重大城市安全问题,极易产生连锁反应,造成重大人员伤亡和巨大经济损失。因此,提高保障公共安全和处置突发公共事件的能力,是保障国家安全;保护人民生命财产安全;维护社会稳定的关键。本刊邀请了有关专家、学者谈如何提高城市安全运行能力。

清华大学钱学森力学班本科荣誉学位项目的探索

"清华学堂人才培养计划"作为国家"拔尖计划"的组成部分,经历了7年的改革与实践,"领跑者"理念初见成效。但同时也需要探索进一步上升和提高的空间,激励和引导学生追求卓越、超越自我。本文在简要分析国际上高水平大学荣誉学位项目经验的基础上,对清华荣誉学位的定位与钱学森力学班荣誉学位项目构建的指导原则、荣誉学位方案设计和实施等进行了较为详细的阐述。荣誉学位是对"领跑者"理念的深化。

清华大学为什么要研发微小卫星？

七七事变前夕,国际知名学者冯·卡门教授在清华大学筹建了中国第一个航空系。在五六十年代,清华大学为配合国家“两弹一星”研制。

“航天清华一号”微小卫星及其图像处理

介绍了“航天清华一号”微小卫星的研究背景和主要技术指标。讨论了星上图像智能处理的方案 ,包括云检测和图像压缩两个部分 。

基于冗余执行器的航空发动机推力快速响应控制方法研究

面向飞/推一体化控制需求,开展涡扇发动机推力快速响应控制研究,提出了适用于推力最小相位系统的冗余控制方案。研究内容包括:(1)借鉴阀位控制思想,提出在传统燃油流量(Wf)回路基础上增设尾喷口喉道面积(A8)回路,通过挖掘冗余执行器变化速率潜力,提高推力响应速度,降低了对于燃油泵快速作动的需求,同时该方法可以使喷口在推力响应过程逐渐回中,系统具备持续的推力快速调节能力;(2)分析了A8调节推力的物理机理,指出容腔压力动力学主导的部件间流量匹配过程使得A8对推力具有直馈作用,是提高推力响应速度的有效途径。基于发动机部件级模型的评估结果表明,本文提出的方法在执行机构存在速率限制的情况下,实现了推力10 rad/s闭环带宽和A8回中的设计目标,方法可行、有效。在推力响应过程中,A8直馈作用对推力变化的贡献度最高时超过50%。随着对于推力控制模式和推力响应速度的日趋关注,应对容腔内的压力动态过程给予充分的重视。

航空复合材料修复科学与工程技术发展

复合材料结构制造缺陷及服役中产生的损伤不可避免,因此开展复合材料修复科学与工程技术研究对保障先进航空飞机的全寿命周期安全运行可靠性具有重要意义。本文首先阐述了复合材料修复科学与工程技术的内涵;其次,梳理了目前国内外航空复合材料修复技术的发展方向,着重分析了先进复合材料修复理论、工艺、设计、检测及评估的科学问题及技术难题,并针对功能–承载一体化复合材料结构等新型前沿修复设计与技术进行了重点叙述;最后,展望了未来复合材料修复科学与工程技术的发展趋势,为我国复合材料智能化、快速化修复技术的研究与应用提供参考。

基于小样本数据增强的航天器表面损伤智能检测方法

在轨运行的航天器表面形成损伤有可能导致严重的后果,需要对航天器进行在轨实时损伤检测。针对航天器损伤检测图像样本难以获取的问题,本文采用智能化检测方法,提出了一种用于航天器表面损伤样本扩充的生成对抗网络,该网络能够学习单张输入图像的特征纹理表示,从而生成大量与输入图像特征相似的细粒度尺度样本,实现了少量图像数据样本的扩充。利用YOLO目标检测算法在扩充的图像样本中进行表面缺陷与损伤的检测识别,获取了较高的检测精度,为未来航天器健康状态监测与评估、通用化服务机器人应用及太空原位建设等提供了技术支撑。

航天器气动耦合六自由度姿轨动力学多步法积分预报误差分析

航天器轨降过程中的姿态估计是载人航天领域中的重要一环.随着近些年测站精度的提高,任务要求的增加,且研究表明姿态会影响航天器轨降过程中受到的气动力,进而对轨道产生影响,因此发展高精度姿轨耦合预报对航天器状态实时测控至关重要.本文以“天宫一号”航天器轨降过程中姿轨耦合沿弹道联合预报为背景,研究线性多步法积分误差对大型航天器姿轨预报精度的影响.具体包括Adams-Bashforth法、Adams-Moulton法、预估校正法等,为大型航天器轨降过程中的姿轨耦合预报以及落点预报提供数据参考.

RP-3航空煤油替代燃料及其化学反应动力学模型

本文提出了40%(摩尔分数,下同)正癸烷、42%正十二烷、13%乙基环己烷和5%对二甲苯的四组分RP-3航空煤油替代燃料模型,并通过实验充分验证了替代燃料模型与实际RP-3航空煤油在理化特性上的相似性.采用对冲火焰实验台架,测量了RP-3航空煤油以及四组分替代燃料的层流火焰传播速度.对比结果表明本文提出的替代燃料能够准确描述实际RP-3航空煤油的燃烧速率.进一步发展了包含168组分、1089反应的半详细反应动力学模型,验证结果表明本文机理能够准确预测RP-3航空煤油着火延迟时间和火焰传播速度.

某型航空发动机高压涡轮叶顶间隙三维数值分析

利用有限元分析软件计算出了某型航空发动机高压涡轮叶顶间隙的时间历程变化.分析过程中考虑了温度、压力和转速的影响,并给出了施加边界条件的新方法.通过与前人的计算方法进行对比分析,得出了较为合理的结果:转速的影响是轮盘径向尺寸变化的主要因素,而温度是影响机匣和叶片的主要因素,叶顶间隙分别在慢车突然加速和反推力状态下出现最小值.

充液航天器液体晃动和液固耦合动力学的研究与应用

随着火箭运载能力、卫星工作寿命和深空探测器任务复杂度的不断提高,液体推进剂占航天器总质量的比重也不断增加.液体推进剂的晃动影响着航天器的运动稳定性和姿轨控系统的可靠性,是航天器动力学中一个备受关注的问题.充液航天器中晃动的液体是一个分布参数系统,理论上是无穷维的,而工程上希望建立的数学模型是简单、低维的,因此对液体晃动等效力学模型的研究经久不衰.另外,液体推进剂对航天器的结构动特性有着重要的影响,在建立充液航天器的结构动力学模型时需要考虑液体推进剂与贮箱等结构的耦合效应.本文首先结合液体晃动动力学理论和航天工程实际,从理论研究、数值研究和实验研究等三个方面综述了国内外在充液航天器液体晃动动力学领域的研究现状,并以此为基础介绍了航天工程中液体晃动等效力学模型的应用进展情况;然后,以液体运载火箭为例概述了国内外在充液航天器液固耦合建模方面的成果,介绍了求解液固耦合问题的数值方法和应用软件;最后,根据航天器工程的发展需求,对充液航天器液体晃动和液固耦合动力学的进一步研究方向提出了一些建议.

载人航天器主动热控制系统流体回路的优化设计

载人航天器一般采用主动热控制技术为主的热控制系统,废热的排散主要通过泵驱动单相流体回路。分析了主动热控制系统的主要设计任务,如系统方案、工质的选择、回路部件的选型、系统参数的确定、控制算法等;提出了主动热控制系统方案及参数选择应满足适应性要求、安全性要求、可靠性要求以及经济性要求,指出主动热控制系统的设计是一个以系统总体质量最小为目标的约束优化问题,并讨论了优化设计的思路与实现流程。最后基于一个具体的设计案例对设计方法进行了验证。

一种支持QoS的航空自组织网络无反馈MAC协议建模

针对航空自组织网络的高动态特性和对高优先级业务的服务质量(Qo S)要求,提出了一种无反馈介质访问控制(MAC)协议建模方法及相应的阈值设置方法,以保证高优先级数据分组的时效性及可靠性。首先,对数据分组在接收端碰撞建立时间约束模型,得到信道统计结果与分组成功概率的映射关系;然后,根据不同业务的Qo S要求设置接入阈值;最后,实现对不同优先级业务的接入控制。仿真结果表明,在典型空域网络场景下,基于该建模方法的无反馈MAC协议可以为高优先级业务提供Qo S保证,即分组成功概率大于99%,端到端延时小于1 ms。