面向多任务动态场景的雷达与干扰空时协同波束联合优化方法

现代雷达对抗形势复杂多变,体系与体系的作战已成为基本特点,而体系整体性能关乎着战场的主动权乃至最终的胜负。通过优化体系中雷达与干扰波束资源可以提升整体性能,获得在空间、时间域优效的低截获探测性能,然而空时域协同波束联合优化是一个复杂多参数耦合的非凸问题。该文针对空时域多任务动态场景,建立了以雷达探测性能为优化目标,以干扰性能以及能量限制为约束条件的优化模型。为求解该模型,该文提出了基于迭代优化的空时协同波束联合设计方法,即以雷达发射、接收、多干扰机发射波束交替迭代优化。其中,针对多干扰机协同优化的不定矩阵二次约束二次规划(QCQP)问题,该文基于可行点追踪-连续凸逼近(FPP-SCA)算法,在SCA算法的基础上,通过引入松弛变量与惩罚项,保证算法在合理松弛度下的可行性,解决了矩阵不定情况下难以获得可行解的问题。仿真表明,在一定的干扰机能量约束下,该文所提方法在保证雷达高性能探测目标且不受干扰情况下,同时实现了多干扰机在空时域干扰对方每个平台以掩护我方雷达探测的效果;相比传统算法,在动态场景中基于FPP-SCA算法的协同干扰具有更优效果。

基于图神经网络的航空数据异常检测

飞行品质监控(FOQA)数据记录了飞行状态的详细参数,对于评估飞行操作的质量和安全性至关重要。传统的“超限检测”算法通过与预先建立的阈值进行比较来识别异常行为。相比之下,深度学习方法能够更全面、灵活地分析FOQA数据,提高异常行为的检测精度。文章提出的TAGDNet是用于FOQA数据多类别异常检测的创新框架,包括时序卷积网络、图神经网络和分层图池化等关键组件。该框架首先通过时序卷积网络提取时序特征,然后通过引入图神经网络进行节点间信息传播,最后通过分层图池化获得异常检测结果。通过在公开可用的FOQA数据多类别异常检测数据集上进行大量实验证明,该方法相较于其他先进的方法表现更为优越。

判别式正交线性局部切空间排列故障辨识

针对现有旋转机械故障诊断模式难以实现自动化、高精度和泛化性的关键问题,提出基于判别式正交线性局部切空间排列特征约简的故障辨识方法。该方法首先构造全面表征不同故障特性的时、频域特征集,再利用DOLLTSA将高维时、频域特征集自动约简为区分度更好的低维特征矢量,并输入到K-近邻分类器中进行故障模式辨识。时、频域特征融集可较全面准确地反映旋转机械的故障特征;DOLLTSA综合利用局部几何结构和类判别信息进行流形解耦,并采用谱回归法和子空间正交化处理来优化低维嵌入子空间,提高了故障辨识精度。深沟球轴承故障诊断实例和空间轴承寿命状态辨识实例验证了所提方法的有效性。

基于SVR的航空发动机滑油金属含量预测方法

利用支持向量回归机(SVR)对航空发动机滑油中金属含量进行预测时,通常利用粒子群算法优化支持向量回归机中的参数。而随着迭代的深入,可能出现粒子陷入局部最优的情况。通过建立粒子散射模型对这部分粒子进行重定位,使之快速跳出局部最优。引入松弛系数p,对惯性参数ω进行调节,使整个算法快速收敛。仿真实验表明,算法有助于粒子收敛于全局最优点,提高了滑油中金属含量的预测精度。

民航空管陆基导航保障体系的复杂网络模型

考虑民航空管导航设备之间的动态业务关联,将导航设备抽象为复杂网络节点,将存在航班通行的空管航路抽象为网络边,并基于导航设备之间航路上的飞行量来设计网络边权值,由此得到的复杂网络模型不仅能够反映各导航设备之间的拓扑连接关系,而且能够反映整个体系的航班保障特性。进一步综合航班流在空管航路的运行以及导航设备可靠度等因素,给出导航保障体系复杂网络模型的节点/边权值、度值等基本网络参数计算方法,以及加权的度度相关性、簇度相关性等关联特征参数计算方法。以民航成都、昆明、贵阳3个高空管制区为例,验证了所给模型构建方法的可行性。

基于物元分析理论的空管安全风险模糊综合评价

为保证航空安全,科学评价空管运行安全风险,提出了基于物元分析理论的空管安全风险模 糊综合评价模型.依据国际民航组织的《安全管理手册》对空管危险源进行识别分级;然后确定空管 危险源的指标体系和等级集合.在此基础上,运用物元分析理论,计算各空管危险源因素的权重矩 阵,避免了人为评判的主观性,实现了权重客观赋值.应用多层次模糊综合评判方法,对空管安全风 险进行了评估.以某沿海空管分局2012-2014年空管危险源相关数据为例进行了实际应用.结果 表明,该沿海空管分局空管危险源因素对空管安全的影响级别属于I 级高风险、 n 级中等风险、 IE级 低风险的隶属度分别是0.291 3,0.495 1, 0.213 6.该沿海空管分局危险源因素对空管安全的影响为 n 级中等风险,与该沿海空管分局实际运行情况相符.结果证明了该方法的实用性和有效性.

一种基于数字图像的空间测距算法及仪器研发

基于数字图像的空间测距技术是非接触测量,其中汇聚式双目视觉系统具有测量视野大、对相机空间布局没有具体要求的特点,是目前基于数字图像的空间测距技术的研究热点之一。根据相机小孔成像原理,利用双目相机采集被测物在空间坐标系的平面图像信息(像素坐标),标定相机内外部参数以及相机外部参数旋转矩阵,平移向量,确定像素坐标系、图像坐标系、相机坐标系和世界坐标系之间的关系,构建测量对象平面图像像素坐标与世界坐标系中的坐标值之间的关系,建立基于数字图像的空间测距数学模型,通过平面图像上的像素坐标计算被测物两点之间的空间距离。按照便携式、低功耗、兼容性的原则,以RK3288为核心处理器,选用IMX-179作为图像传感器,基于Linux系统,研制基于数字图像的空间测距仪器,设计仪器的图像采集、数据传输、数据交换、数据处理模块,具有实时性好、测量效率高、系统结构简单、成本低等优点。实验证明,基于数字图像的空间测距仪器对10 cm的空间距离,在被测物位于相机前50~100 cm处的测量误差小于1%。基于该算法的测量仪器在机器人视觉、非接触工程测量、智能制造等领域具有广泛的使用价值。

基于振动敏感时频特征的航天轴承寿命状态识别方法

针对非敏感特征削弱了航天轴承寿命状态特征集表征能力和识别率的问题,提出基于振动敏感时频特征的航天轴承寿命状态识别方法。设计出基于散布矩阵的寿命敏感性指标计算方法,根据该指标优选出使样本类内散度小、类间距大的敏感特征构建出寿命状态敏感特征集,增强对寿命状态的表征性。通过线性局部切空间排列算法(Linear Local Tangent Space Alignment,LLTSA)对寿命状态敏感特征集进行维数约简和特征融合,去除冗余信息,获得分类特性更好的低维寿命状态特征集,并输入最近邻分类器(K-Nearest Neighbors Classifier,KNNC)实现航天轴承不同寿命状态的识别。工程应用结果证明了所提方法的有效性和可行性。

航空结构件铣削加工表面波纹度特征提取与研究

目的由于航空结构件壁薄、结构复杂和刚度低等原因,在多轴联动铣削加工过程中,其表面容易出现波纹度等加工纹理缺陷。准确提取、评价铣削表面波纹度,为控制和消除结构件铣削表面波纹度提供可视化参考依据。方法提出了一种频谱分析和小波分析相结合的方法。首先对已加工的航空结构件的铣削表面综合形貌进行频谱分析,依据表面形貌划分依据,确定各表面成分有效信息的频率段范围;再采用Daubechies小波分解原表面形貌特征,把含有不同频率成分的信息分解到互不重叠的频率段上;利用Mallat快速算法,计算出各逼近系数和小波系数,并对有效频率段进行重构,以实现表面形貌特征不同频率成分的提取,进而获取表面波纹度的形貌特征信息。结果针对某型航空结构件的铣削表面,采用文中方法提取到的波纹度形貌特征信息与粗糙度轮廓仪测量的结果基本吻合,验证了该方法的正确性。结论对于提取铣削表面波纹度特征信息,采用频谱分析和小波分析相结合的方法是可行且有效的。

澳大利亚国立大学等离子体推进研究

介绍了澳大利亚国立大学在等离子体推进领域的发展历程、技术特色及其工作原理(螺旋波双层推进器—Helicon double layer thruster、双阶段4层栅格离子发动机—Dual stage 4 grid thruster、口袋火箭—Pocket rocket),主要装置及其特征参数(WOMBAT—Waves on magnetized beams and turbulence、WOMBAT XL、Chi Kung、Piglet)、诊断设备及其典型结果 (射频补偿朗缪尔探针、发射探针、B-dot磁探针、迟滞场能量分析仪、高灵敏度动量测量摆)以及研究成果、人才队伍、项目来源和国际合作等情况,并结合在等离子体推进领域的研究现状以及研究中遇到的科学技术问题,给出了针对性的建议和思考。

工业大数据背景下的航空智能发动机:机遇与挑战

随着人工智能技术的发展,智能化已经成为未来航空发动机产业的发展趋势之一,航空智能发动机成为近年来的研究热点,其发展将会带来新一轮航空工业的技术革命。本文阐述了航空智能发动机的研制背景,分析了航空智能发动机在航空工业的2例成功应用案例,重点探讨了航空智能发动机在智能控制、智能健康监测与故障诊断等方面的研究现状,以及航空智能发动机发展的关键问题。最后,总结了工业大数据背景下航空智能发动机在数据管理、信息交互、信息融合、诊断时效性、寿命预测等方向的发展趋势。

基于SVR-GA算法的广义加工空间机床切削稳定性预测与优化研究

针对机床零件加工位置和进给方向不确定造成刀尖频响函数变化,导致切削稳定性叶瓣图与无颤振工艺参数预测具有不确定性问题,提出一种耦合支持向量回归机(SVR)与遗传算法(GA)的切削稳定性预测与优化方法。该方法采用锤击法模态实验和空间坐标变换,获取样本空间不同加工位置与进给方向的刀尖频响函数;进而结合传统切削稳定性预测方法构建以各向运动部件位移、进给角度、主轴转速、切削宽度、每齿进给量为输入的极限切削深度SVR预测模型;采用该SVR模型作为切削稳定性约束建立材料切除率优化模型,通过遗传算法求解各运动轴位移、进给角度与切削参数的最优配置。以某型加工中心展开实例研究,实验结果表明获取的优化配置能实现稳定切削,验证了该方法的有效性。

螺旋波等离子体原型实验装置中天线的优化设计与功率沉积

近年来,螺旋波等离子体源在核聚变条件下等离子体与材料的相互作用方面具有十分重要的研究意义.本文对高密度螺旋波等离子体原型实验装置(helicon physics prototype experiment, HPPX)中的螺旋波系统发射天线进行了优化设计,利用HELIC程序,对螺旋波的耦合和功率沉积与天线的类型、天线长度、运行频率等关键参数的相互关系作了数值模拟计算,进而给出了天线的最佳天线结构和物理尺寸.同时还分析了静磁场强度和轴心等离子体密度对功率沉积及其分布的影响,发现等离子体对螺旋波的吸收功率在多个静磁场和轴心密度处有不同的峰值功率点,且整体的耦合趋势随静磁场增大呈上升的趋势,而随轴心密度增大是下降的趋势;并根据这些仿真结果深入探讨了螺旋波等离子体的电离机制.为了进一步研究HPPX装置中螺旋波与等离子体耦合的问题,还给出了等离子体放电时的感生电磁场与电流密度的分布情况.本文工作可为HPPX装置上螺旋波天线设计和相关物理实验提供理论依据.

航空燃油RP-3热氧化结焦特性研究

本文模拟冷却通道工况,采用内径2 mm的304不锈钢管,开展航空燃油RP-3长时间运行的氧化结焦实验,对结焦特性、壁温分布和压差变化等实验结果进行分析;然后改变反应管长度和燃油流量,探究氧化结焦反应的壁温范围;最后改变RP-3燃油中溶解氧的浓度,探究溶解氧对氧化结焦的影响。结果表明:氧化结焦一般在壁温200 ℃左右开始发生,温度越高,氧化结焦速率越快,但由于溶解氧逐渐被消耗,结焦速率最终会降为零。RP-3燃油在长时间运行时氧化结焦量不可忽视,持续运行86 h时,反应管接近堵塞。氧化结焦由颗粒碳组成,运行时间越久,颗粒碳直径越大,含碳量越高。通过向RP-3燃油中持续通入N_(2),减少溶解氧浓度,可以明显减少氧化结焦。

基于Kriging模型的数控机床空间切削稳定性

针对机床加工点空间位姿的改变,导致切削稳定性预测具有复杂性和不确定性问题,提出一种基于Kriging模型的机床空间切削稳定性研究方法。该方法以机床最小极限切削深度为研究对象,首先,通过构建描述其与加工位姿间数学关系的Kriging模型,预测其在加工空间的演化规律;其次,引入改进粒子群算法,计算具有最小极限切削深度极大值的加工位置,并结合切削实验和能量分布理论确定机床易颤振模态及对应的薄弱结合部,通过优化结合部动刚度以提高最小极限切削深度值。以一台立式加工中心主要加工任务中耗时较多的工序进行实例验证,建立该工序最小极限切削深度的Kriging模型,阐明加工位置变化对切削稳定性有较大影响,并提出结合部动刚度优化方案,提高了最小极限切削深度。

航天器中精密器件布局的保结构优化

航天器中精密器件的稳定性和工作精度决定于器件布置位置的局部结构振动特性,而航天器局部振动特性又受到精密器件布局的影响.因此,航天器中精密器件的布局优化是确保其稳定高效工作的前提条件.该文建立了粘接精密器件的航天器局部柔性薄板结构的动力学模型,发展保结构分析方法模拟了薄板结构的局部振动特性.考虑精密器件形状和尺寸、散热间隙要求等布局约束条件,以各器件布局位置最大面外振动加速度加权值最小化为优化目标,对精密器件布局进行优化设计.优化结果表明:由于所提出的精密器件布局优化设计方法在模拟结构局部振动特性过程中采用了能够较为精确捕捉系统局部动力学特性的保结构分析方法,大幅提高优化效率的同时能够大幅降低器件布局位置最大面外振动加速度;通过布局优化设计,各器件布局位置最大面外振动加速度加权值减小约88.05%,这一结果对提高航天器内精密器件工作稳定性和精度具有一定的参考价值.

基于保结构方法的航天器中微电子器件布局优化

航天器中的精密微电子器件布局影响着航天器局部振动特性,反过来,航天器的局部振动影响着精密微电子器件稳定性和精度.基于此,本文对航天器中微电子器件的布局进行了优化,以降低结构局部振动对微电子器件的影响.在每一步优化迭代过程中,微电子器件固定在一薄板上,薄板通过螺钉固接在航天器结构本体上,使用关注系统局部几何性质的保结构分析方法分析该薄板结构的局部振动特性.本文的优化方法和优化结果为航天器中精密微电子器件的布局设计提供参考.

用于谐波减速器性能试验的空间真空高低温环境模拟试验装置

谐波减速器作为重要的空间活动部件,其综合性能直接影响整个传动系统的运行状态。为掌握谐波减速器在空间环境下的服役性能,研制出一种谐波减速器空间环境模拟试验装置,主要用于空间真空高低温环境下谐波减速器的综合性能试验。通过将谐波减速器测试台架整体置于真空高低温试验舱内,避免使用磁流体密封轴,缩短传动链,从而降低试验装置累积误差。同时研制一套谐波减速器测试台架温度保护和监控系统,使测试台架能承受的空间环境温度范围达到-70~150℃。测试试验结果表明,该试验装置满足设计要求,可为空间传动机构传动性能评估、工作寿命及可靠性试验以及装置研制提供条件保障。

基于机器学习的航天器滚动轴承故障诊断分析

滚动轴承作为航天器的基本零件,诊断其损坏类型具有重要意义。其中的深沟球轴承在航天器中应用广泛。采用西储大学轴承数据进行训练来模拟航天器轴承故障,分析航天器此类轴承故障。使用的机器学习方法有长短期记忆网络(LSTM)和卷积神经网络(CNN)。实验表明,用驱动端和风扇端内圈数据分别训练,单层卷积神经网络用时最少,平均为16.1 s和25 s。长短期记忆网络时间较长,精度平均可达0.94。多层卷积神经网络训练用时较少为7′01″,平均可达0.99,综合性能好。

基于多目标优化的航空器滑行速度曲线生成

传统的航空器滑行路径规划方法大多给定航空器一个平均滑行速度,并且仅考虑滑行时间最短为优化目标,这些方法不能准确地反映航空器地面滑行过程。为了适应未来基于四维滑行轨迹的机场场面运行需要,针对航空器四维滑行轨迹生成中的滑行速度曲线生成方法进行了研究。首先建立了航空器滑行路段的分段线性滑行速度曲线模型,考虑滑行时间、油耗和CO、HC和NO_(x)污染物排放三个优化目标,提出了一种启发式搜索策略生成了一组航空器帕累托最优的滑行速度曲线,通过帕累托最优前沿分析了各优化目标之间的关系。以重庆江.北机场上一架离港航空器的滑行路径为例进行实验分析,结果表明:滑行速度曲线模型较传统的平均滑行速度能更准确反映航空器场面运行过程,航空器滑行时间最短并不意味着油耗最低,油耗最低也并不意味着污染物排放量最少,滑行过程中的加速次数和加速持续时间对油耗和排放有显著影响,具有一定的实际应用价值。