战时装备维修保障力量抢修行动模型构建与求解

针对战时装备维修保障任务重、修理时间有限以及维修保障力量类型与待修装备损伤需求不匹配,难以实现战场精确保障的问题,进行了战时装备维修保障力量多目标行动控制研究。考虑修理时间窗、装备损伤状态、维修保障力量类型与维修保障能力变化以及非遍历性等复杂约束,构建了以装备重要度总和、修竣装备总和以及超出修理时间窗时间总和为目标的维修保障力量多目标抢修行动控制模型。对带精英策略的非支配排序遗传算法进行改进,结合变邻域搜索算法加强算法的局部搜索能力,设计了改进变邻域搜索和非支配排序遗传算法的混合算法实现模型求解,并通过示例验证了模型及算法的合理性和有效性。

战时装备维修保障力量运用的系统工程方法

战时装备维修保障力量运用是战时装备维修保障的重要组成部分,贯穿部队战前准备、作战过程和作战结束整个流程。为反映战时装备维修保障力量运用的特征,探讨解决研究战时装备维修保障力量运用没有系统方法可循的问题,在对霍尔三维结构模型改进的基础上,分别从作业维、逻辑维、知识维和时间维4个维度构建战时装备维修保障力量,运用体系结构模型,提出战时装备维修保障力量运用的3个关键模型和求解模型的思路方法,为战时装备维修保障力量运用提供理论与方法的指导。

基于博弈论组合赋权-TOPSIS法的战时装备维修保障点配置方案评价

针对战时装备维修保障点配置受多种因素影响、保障指挥员难以快速有效地评价保障点配置方案合理性的问题,提出一种战时装备维修保障点选址方案评价方法。综合考虑战场环境、自然环境和交通条件等多方面因素,构建了战时装备维修保障点配置方案评价指标体系并对各指标进行量化分析;基于博弈论思想进一步优化AHP-熵权主客观组合权重,结合TOPSIS法实现战时装备维修保障点配置方案的定量评价,通过示例验证了该方法的合理性和有效性。

基于改进MMAS的装备维修任务路径规划方法

针对装备维修任务路径规划问题中约束条件多样的特点,构建装备维修任务路径规划模型,充分考虑时间约束和负载能力约束的影响。通过对比装备维修任务路径规划问题与传统车辆路径规划问题的异同点,提出一种基于改进最大-最小蚂蚁系统的维修任务路径规划方法,从维修任务选择规则、信息素更新规则和先验信息获得规则3个方面对最大-最小蚂蚁系统进行改进。最后,通过算例和对比验证该方法的合理性和有效性。

博贺湾海域海水和生物重金属污染特征和评价

为减少重金属污染和保护海洋生态环境,文章基于2014年10月博贺湾海域的调查数据,分析海水和生物的重金属污染情况,并采用内梅罗指数和目标危险系数评价海水质量和人类食用海产品而摄入重金属的潜在健康风险。研究结果表明:博贺湾海域海水重金属含量总体较低,大部分符合一类海水水质标准;Pb的空间分布不均匀,高值区主要分布于莲头岭附近站位,很有可能是受港口区和产业园区排污的影响;水质等级为较清洁和清洁,海水重金属污染的整体程度较低;生物重金属含量大部分符合一类海洋生物质量标准,生物质量总体较高,其中软体类的重金属含量整体较高且Pb和Cd含量较高,鱼类的重金属含量整体较低但Hg含量较高,所有生物的Cu和Zn含量均较高;各生物重金属污染的目标危险系数均小于1,人类食用生物样品的海产品而摄入重金属没有潜在健康风险。

月面无人自动采样返回飞行程序设计与实现

针对嫦娥五号飞行程序多舱段、多任务、系统控制复杂的设计特点和难点,采用传统的飞行程序设计方法工作量大,状态控制困难,很难满足任务要求。提出了一种新的基于状态转移的方法对飞行程序进行系统建模,首先将整个飞行过程分解成若干模块状态机;然后针对每个模块状态机的功能划分为状态触发器、评估器、执行器和确认器,并分别开展建模设计;最后通过状态触发器和确认器将各个功能模块进行连接,形成整个飞行程序的有限状态机描述。相比传统方法,该方法具有通用性、可扩展性和可复用性等特点,对于规范飞行程序设计,描述复杂的飞行任务过程有很大的优势。采用该方法对嫦娥五号飞行程序进行了建模和设计,并给出了典型飞行过程的设计结果。在轨飞行试验结果表明,该方法可以满足飞行任务的要求,确保了嫦娥五号在轨飞行控制任务圆满成功。

考虑优先级的维修任务动态调度方法

为解决目前维修任务动态调度方法研究中存在方法复杂、考虑调度规则少、实用性不强等问题,对维修任务动态调度方法进行优化研究。综合考虑维修时间、维修前等待时间、受敌威胁程度和装备重要程度等调度规则,运用逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)确定各维修任务的优先级。通过实时更新关键时间点的维修任务静态调度方案实现对维修任务的动态调度,构建考虑优先级的维修任务动态调度模型,并通过示例分析进行验证。验证结果表明:新模型能用相对简单的方法解决复杂问题,为装备保障指挥员确定维修任务调度方案提供参考。

深空探测跳跃式再入返回任务设计

跳跃式再入返回是深空探测任务的关键环节之一,具有关键技术多、设计约束多、地面验证难等特点。本文按照航天器系统工程的设计思想,针对探月三期“嫦娥五号”(Chang'E-5,CE-5)的再入返回任务,开展了约束条件、再入走廊、气动外形、再入返回弹道设计,明确了各项设计要素之间的关系,提出了“嫦娥五号”返回器系统设计方案,并对再入返回飞行程序和关键任务环节设计进行了说明,经过返回器在轨实际飞行,表明了再入返回任务分析与设计思路正确,为后续的深空再入返回任务奠定了基础。

月面无人自主采样返回任务动力下降点确定及验证

动力下降点确定是实施月面软着陆的重要环节,是多系统间复杂迭代的过程,涉及轨道设计、制导律设计、着陆目标的采样区确定、着陆及起飞安全分析。其设计结果直接影响了最终着陆点的位置和着陆过程的着陆安全,也间接影响采样安全和采样工程目标的实现结果。针对嫦娥五号在实施月面软着陆前确定动力下降点的任务需求,提出了通过多次轨道控制与最优标称制导轨迹搜索联合控制策略的动力下降点确定方法。首先,根据月面无人自主采样返回任务设计总结了动力下降点确定原理和约束条件;然后,详细论述了月面无人自主采样返回任务软着陆过程动力下降点确定方法;最后,通过嫦娥五号在着陆前主要的几次轨控实施结果分析了其对动力下降点的影响,同时综合了着陆区地形分析及着陆、起飞安全性分析,对动力下降点进行确定并根据最终在轨飞行结果进行验证。验证结果表明,基于“逐次逼近寻优方法”的月面软着陆环节动力下降点的确定方法有效,可以为后续地外天体软着陆等任务提供参考和借鉴。

汞异常与地震活动关系及预报效能研究进展

汞主要来源于地球深部地幔岩石和岩浆,具有溶解度小、蒸气压低、穿透能力强等特点.地震前,汞在高温和强压力梯度下穿过不同的介质到达地表,导致汞震前异常.汞的前兆异常特征通常被用作地震前预测的重要指标.本文综合国内应用汞的地震观测案例,得出以下结论:(1)与气态汞相比,水溶性汞具有收集方便、不易受传输介质干扰、前兆异常幅度大等特征,易震前观测;(2)水溶性汞观测异常结束到发震时间间隔较长,而气态汞异常一般持续到地震发生;(3)震前汞的异常幅度通常是本底值的数倍至几十倍,这往往与震中距离、震级大小及地质构造有关;(4)对于5级及以下地震,水溶性汞异常范围通常在200 km以内,5~6级地震映震范围在500 km以内.此外,汞震前观测异常与孕震应力场作用下的地下流体活动有关,汞的同位素分馏技术提供了一种新的手段来解决断裂带汞的来源以及汞与地壳深部流体活动的关系.

一种通用的航天器在轨分离设计方法

随着空间探测任务的多样化和复杂化,利用单个航天器的多舱段实现多任务、多目标探测已成为航天技术的发展趋势。通常情况下,舱段分离信号将触发航天器的后续自主控制,直接影响航天器的自身安全和后续任务执行。本文从保证分离信号可靠和分离过程安全的角度提出了一种典型的分离信号配置与通用的分离信号触发控制逻辑,并建立了航天器在轨分离安全性数学模型。该模型和逻辑控制方法经过仿真分析和实际在轨飞行任务验证,确认了方法的可行性和正确性,可以作为后续航天任务的参考。

滨海电厂周边海域潜在赤潮生物多样性特征

笔者于2015年7月(夏季)、11月(秋季)、2016年1月(冬季)和4月(春季)于湛江湾滨海电厂海域开展潜在赤潮生物生态调查,对该海域潜在赤潮生物的种类组成、优势种、丰度以及生物多样性的时空变化特征进行研究,文章分析了各季节的群落结构相似性及季节间的差异程度。调查海域共鉴定出潜在赤潮生物31属78种,其中硅藻门最多(60种),其次为甲藻门(16种),蓝藻门以及着色鞭毛藻门各1种。优势种组成具有明显的季节演替现象,其中冬季、夏季、秋季以硅藻门为主要优势种,而春季则以硅藻门-甲藻门为主要优势种。浮游植物丰度由大到小依次排序为夏季(47.69×104 cells/L)、秋季(10.87×104 cells/L)、冬季(9.07×104 cells/L)、春季(4.40×104 cells/L)。聚类分析结果显示,各季节的潜在赤潮生物群落结构相似程度较低,差异程度显著。Shannon多样性指数和均匀度指数季节变化明显,均为冬季最高值,夏季最低值,但季节间的差异不明显。SIMPER分析得出,各组组间差异性几乎均达90%以上,而各组组内相似程度由大到小依次为秋季组群、夏-2组群、冬季组群、春季组群、夏-1组群。

东欧南部阿普塞尼-巴纳特-蒂莫克-斯雷德诺戈里斯基（ABTS）铜-金成矿带地质特征

东欧南部阿普塞尼-巴纳特-蒂莫克-斯雷德诺戈里斯基(ABTS)成矿带位于特提斯巨型成矿域的西段,矿床类型主要包括斑岩型铜-金-钼矿床、矽卡岩型钼-铁-铅-锌矿床、浅成低温热液型铜-金-银矿床等,成矿作用主要与晚白垩世钙碱性岩浆活动有关。整个成矿带的矿床形成于20Ma,为短期构造成矿。空间上,斯雷德诺戈里斯基地区成岩成矿年龄有自北向南减小的趋势。目前,该矿带成矿模型主要为板块折返模型,在板块俯冲的过程中,受非洲和欧洲板块之间的远程作用力的影响,俯冲角度逐渐变陡,导致上地幔和软流圈物质上涌,并伴随上盘的伸展,熔体上升到浅部层位形成相关的岩体和矿床。伴随着板块折返,岩浆侵位轨迹南移,导致斯雷德诺戈里斯基和蒂莫克地区自北向南成岩成矿年龄逐渐降低。该成矿带与国内冈底斯成矿带具有相似的矿床类型和成岩年龄空间分布特征,在成矿时代、成矿构造环境上不同。

植被去除对侵蚀环境土壤有机质和养分的影响

为探究侵蚀环境下植被对土壤性质的影响机制,在陕北黄土高原选择了3个小流域,在坡面和与之对应的沉积区布设2年的植被去除试验,分析了植被去除后侵蚀区和沉积区土壤有机质和养分的分布特征。结果表明:(1)土壤侵蚀-沉积作用显著影响土壤养分的分布,沉积区0-60 cm土层硝态氮、铵态氮、全磷和速效钾含量分别比侵蚀区高75.3%,25.1%,11.8%和27.0%。(2)植被对土壤有机质和养分的影响存在明显的地形差异。植被去除2年后,0-10 cm土层土壤有机质、铵态氮和速效钾含量在侵蚀区降低了1.75 g/kg,0.97 mg/kg,35.85 mg/kg,在沉积区降低了7.61 g/kg,1.47 mg/kg,90.74 mg/kg,硝态氮含量在侵蚀区增加了0.60 mg/kg,在沉积区降低了2.33 mg/kg。(3)植被去除后,沉积区土壤各指标间存在显著相关关系,而侵蚀区这种相互关系较弱。这些结果表明:植被去除对沉积区土壤有机质、速效钾的影响较大,对侵蚀区硝态氮、铵态氮的影响较大。研究结果加强了对侵蚀-沉积过程中土壤-植被相互作用的认识,为水土流失区土壤质量提升提供科学依据。

能束能场增材再制造技术的研究进展

针对再制造工程在发展和应用中面临的挑战和需求,阐述了增材再制造技术的概念,探讨了基于激光、电子束、电弧的熔敷成形技术以及电弧-激光复合熔敷、电弧-磁场复合熔敷、激光-磁场复合熔敷、双激光复合锻打成形等技术的特点及应用,重点分析了纵向磁场对电弧温度场以及旋转磁场对激光熔敷层组织的影响。结果表明:电弧熔敷成形过程引入纵向磁场,电弧中心温度降低,电弧对基体的热影响减小;激光熔敷成形铝基非晶材料过程加入旋转磁场,有利于非晶相的形成和组织缺陷的减少,熔敷层的耐蚀性和力学性能提高。最后指出能束能场增材再制造技术的发展趋势是向多能束能场及后处理复合、再制造全过程智能化和装备集成移动式方向发展。

一体烧结式改性碳纤维陶瓷基复合材料的制备及其电热性能

通过一体烧结法将改性碳纤维和陶瓷粉末(高岭土,长石和石英)结合起来制备改性碳纤维陶瓷基复合材料。烧制过程在氮气氛围下同时实现碳纤维的抗氧化保护作用和无机前驱体的陶瓷化。通过扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、X射线衍射仪(XRD)对该复合材料内的碳纤维进行表征,涂覆抗氧化涂层使得碳纤维在高温(1100~1200℃)下烧结时能保持其完整性,进而保证所制备的改性碳纤维陶瓷基复合材料具备显著的电热效应。改性碳纤维陶瓷基复合材料的电热效率与碳纤维束长度、碳纤维束根数有关。碳纤维束越长、根数越多,复合材料的电热效率越高。良好的电热特性和稳定性能使该复合材料具有潜在的应用价值。将该复合材料投入工业化生产能改善传统的室内采暖设备耗电量大、用电安全隐患等问题,是室内采暖的理想选择。

湛江钢铁钢渣混凝土在海水中的溶出行为与特征

以钢渣混凝土为研究对象,进行不同配比钢渣混凝土在海水中静态溶出和动态溶出实验,分析钢渣混凝土中pH、盐度、钙、镁及常见重金属元素和营养要素在海水中溶出特性和溶出规律。结果表明,钢渣混凝土实验组在静态和动态条件下盐度下降,pH上升,混凝土中添加钢渣在静态条件下能促进pH升高,在动态条件下pH变化不显著;钙、镁元素在静态和动态条件下均表现为正溶出,添加钢渣能抑制钙、镁的溶出,且含35%钢渣混凝土组对钙镁溶出的抑制效应最小;Cr、Cd和Pb表现为负溶出,动态实验对Cr、Cd和Pb的吸附效果优于静态实验,Hg表现为未检出,Fe、Mn、Cu表现为正溶出,钢渣实验组在静态条件下Fe的平均溶出增量是动态条件下的2.9倍,Cu的平均溶出增量是动态条件下的2.3倍;总氮、总磷和溶解硅在静态和动态条件下均表现为正溶出,添加钢渣能促进总氮和溶解硅的溶出,促进动态条件下总磷的溶出,抑制静态条件下总磷的溶出。

基于Pareto改进VNS-MMAS的定点修理任务多目标动态调度

针对战时定点修理任务重、修理时间有限、约束复杂的问题,进行了面向定点修理的战时装备维修任务多目标动态调度研究。提出了战时定点修理装备维修任务调度军事问题,考虑修理时间窗、非遍历性等约束,构建了战时装备维修任务多目标动态调度模型。采取分步求解思路处理修理小组分配以及修理任务排序两阶段优化问题,并从状态转移规则、信息素更新规则、先验信息获取3个方面对最大最小蚂蚁系统(max-min ant system,MMAS)算法进行改进,结合变邻域搜索(variable neighborhood search,VNS)算法增强算法的局部搜索能力,设计了基于Pareto改进VNS-MMAS算法实现模型求解,并通过示例仿真验证了模型及算法的科学性与有效性。

复杂约束条件下伴随修理任务多目标动态调度

针对战时伴随修理任务重、修理时间有限、约束复杂的问题,提出了伴随修理装备维修任务调度的多目标动态调度方法。考虑复杂约束的伴随修理装备维修任务调度军事需求,构建了多目标动态调度模型。该模型在修理能力及修理时间限制的基础上,引入修理时间窗、非遍历约束,考虑修理能力变化以及修复状态的不确定性,以修竣装备总数、修竣装备重要度总和、获得的二次作战总时间最大为调度目标,进行维修任务的调度决策。设计了基于改进非支配排序遗传算法(NSGA-II)的改进多目标遗传算法进行模型求解,并通过示例仿真与分析验证了该模型和算法的合理性及有效性。

基于能力需求的维修保障人员专业种类确定方法

针对维修保障人员专业重复设置、资源交叉利用等问题,提出基于能力需求的维修保障人员专业确定方法。通过深入部队调研掌握装备列装情况,对装备集合按功能系统进行分解,从而映射出维修保障人员能力需求;通过分析能力需求要素之间的相似程度,采用构建模糊最大树的方法对这些要素进行聚类处理,并根据聚类结果确定维修保障人员的专业种类,从而有效避免所设置专业性质的重复,为下一步研究打下基础。