液体火箭发动机健康监控技术研究进展

液体火箭发动机健康监控技术作为保障运载火箭安全、可靠发射的核心关键技术,经过几十年的发展,有力推动了航天事业的进步。介绍了液体火箭发动机健康监控技术中故障检测与诊断、容错控制与健康监控系统研制等技术的研究现状与发展趋势;梳理了健康监控领域面临的重难点问题,并提出相应的解决方案。分析展望了液体火箭发动机健康监控技术未来发展趋势,为从事火箭发动机健康监控技术研究的科研人员提供参考。

碳类粒子对固体推进剂束流发散角度影响的实验研究

以石墨烯和碳粉两种碳类粒子作为掺杂剂定向改性固体推进剂,借助高速摄影技术和自搭建的束流发散角度测量系统,对比并分析不同掺杂比例和工作条件对改性推进剂束流发散角度的影响,确定了掺杂粒子的最优掺杂比例和工作条件。结果表明,石墨烯和碳粉的最优掺杂比例均为7%,且石墨烯的束流发散角度更小,生成稳定等离子体流的响应时间更短。同时,石墨烯更适配于小激光能量供给下的工作条件,而碳粉更适配于大激光能量供给下的工作条件。

考虑推力损失的运载火箭主动段容错控制

运载火箭上升段易出现推力下降等动力系统故障,传统的控制方法在干扰性较大场合难以满足高精度、高稳定的控制需求。本文进行了运载火箭自适应增广控制与模糊PD控制方法的研究,并分析两者的控制特性;提出一种基于模糊规则的动态切换控制算法,通过计算自适应PD控制与模糊PD控制的输出量加权,得到系统的最优控制方案;将控制力矩重构与动态切换控制算法结合,进行火箭容错控制研究。结果表明,基于模糊规则的动态切换控制算法能有效提高姿态控制品质,相比于其他控制方法,偏航角最大偏差减小20%以上,系统响应时间至少快15%,且控制过程中未出现振荡。

运载火箭推力下降后的控制力矩重构分析

针对现役捆绑火箭在飞行中发生推力突降的问题,提出了一种基于改进单纯形法的控制分配策略。利用故障前后火箭控制力矩相等的思想,将推力下降后火箭发动机摆角的重新分配问题转化为目标函数约束下的线性分配问题,通过改进单纯形法进行了有效求解。结果表明,偏航角在关机故障发生后可以迅速恢复至平衡状态,滚转角在小幅抖震后同样快速到达稳定,该方法可以有效地改善火箭突发推力下降后控制能力减弱的问题,并维持故障后火箭姿态的平稳,对运载火箭姿态重构研究具有理论意义与工程应用价值。

Wasserstein距离在液体火箭发动机故障检测中的应用

健康监控技术能够切实提高液体火箭发动机的可靠性,针对液体火箭发动机健康监控中的故障检测问题,提出基于Wasserstein距离的方法,利用液氢液氧火箭发动机地面热试车数据进行验证。该方法的核心思想是利用Wasserstein生成对抗网络模拟正常数据的样本分布,利用其判别器计算测试样本与模拟分布间的Wasserstein距离,进而实现故障检测。结果表明:该方法能够克服故障数据不足的困难,有效检测稳态过程中的故障,没有发生误报警,且对早期异常有较高敏感性;在训练样本较少的情况下,当Wasserstein距离阈值为3σ时对启动过程的早期异常有较高敏感性,取5σ时仍可有效检测启动过程中的故障,误报警率为12.5%。

基于场论的高效课堂影响机制分析

课堂教学是我国高等教育的基本组织形式,课堂效益事关人才培养质量。针对高效课堂影响因素耦合复杂、作用机理不清等问题,基于场论提出了教学能量场模型,把影响因素转化为两类生命主体角色定位及其动态交互过程。构建了教师主导控制行为表现模型和学生主体参与行为表现模型,从课程教学全周期角度系统分析了影响因素的作用时机、过程、效果及相应对策。以“计算机辅助设计”为例,说明了高效课堂的实施效果,为课堂教学改革提供了参考。

不同温湿度条件下微米硼的氧化过程研究

目的 探究不同温湿度条件下微米硼的氧化层结构特征。方法 利用高温水浴浸泡处理去除原料微米硼的表面氧化层,然后在恒温恒湿条件下对微米硼进行加速氧化,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线光电子能谱对加速氧化后硼颗粒的氧化层厚度及组成进行分析,总结表面氧化层结构及成分组成变化规律,揭示温湿度条件下微米硼的氧化机制。结果 微米硼经高温水浴浸泡处理后,表面氧化层去除率达到50%。随着加速氧化时间的延长,硼颗粒氧化层的厚度逐渐增大,由内向外硼颗粒表面可以用B-B_(x)O_(y)-B_(2)O_(3)三层结构来表示,B_(x)O_(y)总是伴随着B_(2)O_(3)同时出现的,且随着氧化反应的进行,颗粒表面B_(x)O_(y)的含量将超过B的含量。结论 不同温湿度条件下微米硼的氧化机制为O_(2)向B颗粒内部单向扩散的反应机制,B先与O_(2)反应,形成低氧化物B_(x)O_(y),B_(x)O_(y)进而与O_(2)反应生成B_(2)O_(3)。随着氧化层厚度的增加,O_(2)向B颗粒内部扩散的阻力增大,氧化反应速率随之降低。相比湿度的影响,温度的升高可显著加快硼表面氧化层的形成;温度一定时,湿度的增加可促进硼氧化层的形成。

豹子洞水库坝体渗流稳定分析

土石坝在经年运行后,坝体存在渗漏风险,影响其安全运行,因此需对坝体进行渗流稳定分析,确定其在不同水位下的浸润线、渗漏量。采用Autobank7.7有限元软件对豹子洞水库坝体按有限透水地基上的均质土坝进行分段,计算其在不同水位下的浸润线、渗流量,依据计算结果对坝体进行渗流安全鉴定,同时也为坝体进行抗滑稳定分析奠定基础。

肝细胞癌术后辅助治疗的研究进展

肝细胞癌(HCC)是常见的恶性肿瘤,手术治疗为其首选治疗方法,但仅适用于少数患者,且术后复发率较高。因此,开发有效的术后辅助治疗手段以降低复发率、提高患者生存率至关重要。近年来,局部治疗和系统治疗(如肝动脉灌注化疗、放疗、靶向及免疫治疗等)在晚期HCC治疗中显示出良好的抗肿瘤效果,这为HCC的术后辅助治疗提供了更多策略。本文概述了现有HCC术后辅助治疗方法及研究现状。

家禽DNA模式识别受体研究进展

天然免疫系统在检测外来入侵物质和激发特异性免疫系统中发挥至关重要的作用,机体利用DNA模式识别受体(PRRs)识别入侵的DNA病毒或细菌的病原分子相关模式配体(PAMPs),与下游接头蛋白连接,引发干扰素、促炎细胞因子和其他抗病毒细胞因子,以此来保护机体免受相应病原体的侵害。其中,病原体释放到细胞中DNA是最主要的PAMPs。随着对DNA PRRs研究不断的深入,DNA PRRs介导天然免疫的机制已逐渐明朗。文章结合哺乳动物DNA PRR相关研究重点对家禽DNA PRRs(cGAS、IFI16、AIM2、DDX41、TLR21等)介导抗DNA病毒天然免疫的机制进行探讨,对于研究和开发新型抗病毒和抗菌药物具有显著意义,此外,也有助于深入研究哺乳动物天然免疫系统的演化历程和发展过程。

液体火箭发动机数字化仿真平台的设计与实现

液体火箭发动机是一种复杂的设备,测试其健康状况是一项昂贵且耗时的工作,需要进行大量的点火测试。针对液体火箭发动机模型复杂和不易建模等特点,提出了一种模块化建模方法,并以某大型液氧煤油发动机为例,搭建了仿真模型。为提高发动机维护效率和安全水平,设计并搭建了一种高效的实时数字化仿真平台,详细介绍了该仿真平台的硬件结构组成与开发流程,并对该平台操作系统的实时性、链路实时通讯可靠性以及数值方法的实时性进行了测试与分析。通过仿真,获得了该型号液体火箭发动机在不同工况条件下的压力、温度、流量、转速等多种类型参数的变化情况。结果表明,仿真数据与试车数据拟合程度较高,满足平台在软硬件层面的仿真可信度,具有良好的实时性和实用性。

鸭RIG-1基因的PCR扩增及其序列分析

维甲酸诱导基因1(RIG-1)是细胞质中侦测病原相关分子模式的识别受体。论文旨在扩增北京鸭RIG-1编码基因,并对其进行序列分析。通过PCR方法,从北京鸭脾脏中扩增得到RIG-1基因cDNA,并使用LaserGene分子生物学分析软件进行序列分析。结果发现北京鸭的RIG-1基因cDNA开放阅读框全长2 802bp,编码933个氨基酸。结构预测发现鸭RIG-1结构与哺乳动物类似,N端有两个串联CARD区,中间为DExD/H解旋酶区,C端为抑制区,各功能区起重要作用的氨基酸较为保守。同源性及进化树分析发现鸭RIG-1与鹅和斑马鱼的同源性最高分别为93.7%、78.4%,与哺乳动物同源性高于50%,与其他鱼类的同源性低于50%。成功扩增出北京鸭RIG-1基因cDNA编码序列,为鸭RIG-1的深入研究奠定了基础。

基于粒子群算法的可重复使用液体火箭发动机减损优化问题研究

针对可重复使用液体火箭发动机起动过程,研究了系统控制输入序列的变化对以涡轮叶片为代表的关键部件累积损伤的影响。在系统性能变化不大前提下,为使瞬间动态过程中涡轮叶片损伤累积较小,从而提高可重复使用发动机工作寿命和使用次数,将系统性能函数和涡轮叶片累积损伤量设为目标函数,应用粒子群算法对系统控制输入序列进行优化设计。仿真结果表明:1)在系统性能函数值相同情况下,控制输入序列引起的涡轮叶片累积损伤大不相同;2)选择优化后的控制输入序列能够实现发动机高性能条件下,降低涡轮叶片累积损伤的目的。

基于模糊推理的液体火箭发动机推力室减损控制研究

在建立液体火箭发动机动力学模型、推力室冷却夹套隔片结构模型和材料损伤模型的基础上,利用模糊逻辑推理知识设计了模糊推理机,构建了模糊减损控制系统这一有机整体。通过仿真计算,在火箭发动机工作100s期间,推力室喷管冷却夹套隔片有一定变形的情况下,研究了其损伤演化过程及损伤分布。

发动机初级工况对冷却夹套隔片损伤影响分析

针对可重复使用液体火箭发动机推力室冷却夹套隔片的损伤问题,为确保发动机的工作寿命,对建立了冷却夹套隔片的夹芯梁结构模型、粘塑性模型和细化损伤模型,发动机起动过程中初级工况给冷却夹套隔片损伤发展的影响进行了仿真计算。结果表明:初级工况过高,压力等性能参数振荡明显,振幅也较大,但引起的冷却夹套隔片损伤较小;初级工况选择过低,引起的冷却夹套隔片损伤较大,且压力等性能参数振荡也比较明显,但振幅较小。通过对比分析给出了用于发动机起动的合适初级工况,采用此工况使发动机起动过程中引起的损伤较小,而且压力等性能参数的振荡也较小。

航天器推进系统模块化建模方法

为了研究由复杂增压气路和推进剂供应管路组成的航天器推进系统的动力学问题,基于AMESim软件平台,构建了模块化、可扩展的航天器推进系统仿真模型UPSSim。模型中,增压气路采用分段集中参数模型,推进剂供应管路采用分布参数模型,并考虑了系统各组件与环境的换热。对某型轨控发动机的变轨过程进行了仿真,UPSSim能准确模拟该发动机变轨过程中系统参数的变化,计算结果与设计性能参数、飞行遥测数据吻合较好。仿真结果表明,本文所采用的模块化建模与仿真方法适用于复杂管网的建模,在航天器推进系统仿真建模与仿真领域具有较好的应用前景。

基于云分类器的液体火箭发动机故障诊断方法

将液体火箭发动机故障诊断问题转化为故障特征的模式分类问题。针对当前模式分类方法难以处理不确定性信息、属性特征空间的划分过硬等缺陷,结合云模型和云变换研究,提出了一种基于云分类器的液体火箭发动机起动过程故障诊断方法。历次试车数据的验证结果表明,该方法能够及时准确识别发动机起动工作过程中的故障模式。

液体火箭发动机智能健康监控技术研究进展

健康监控技术作为改进和提高液体火箭发动机安全性与可靠性的核心关键技术,近年来其智能化发展的趋势十分明显。本文简要回顾了液体火箭发动机健康监控技术的发展历程,重点围绕基于传统人工智能的方法和基于深度学习的方法两个方面,对智能故障检测与诊断方法进行了系统的介绍。进一步阐述了健康监控系统在方案设计和实际应用等方面的研究现状,以及智能健康监控系统的发展情况,最后对健康监控技术的发展趋势进行了分析和展望。

甘肃天水地区降水量对气温的影响研究

以甘肃天水地区实测资料为基础,应用最小二乘法原理拟合出该地区气温与降水量之间的函数关系式,其相关系数约为0.96,为以后该地区气温的预测提供理论基础。

液体火箭发动机健康监控技术研究现状

液体火箭发动机健康监控技术是改进和提高运载火箭、航天器可靠性与安全性的核心技术之一,对其进行研究具有重要的学术价值和工程应用价值。液体火箭发动机健康监控技术的研究主要包括液体火箭发动机故障检测与诊断理论方法、液体火箭发动机健康监控系统两方面。该文介绍了基于模型驱动的方法、基于数据驱动的方法和基于人工智能的方法,阐明了液体火箭发动机故障检测与诊断理论方法的研究现状,通过对美国液体火箭发动机典型健康监控系统的介绍,阐明了液体火箭发动机健康监控系统研究的若干进展及现状,并对液体火箭推进系统健康监控技术的演变趋势作了简要评述。