改进YOLOv5混合样本训练的绝缘子伞盘脱落缺陷检测方法

为了实现输电线路巡检时绝缘子串及伞盘脱落缺陷的精准定位和识别,提出了一种基于改进YOLOv5混合样本训练的绝缘子缺陷检测模型。针对绝缘子缺陷图像稀少问题,提出了一种混合样本数据生成方法,通过将GrabCut算法与图像融合技术相结合实现数据集的扩充。针对绝缘子及缺陷的外形特点,利用长边定义法和环形平滑标签(circular smooth label,CSL)重新定义模型特征提取区域的坐标参数。通过增加角度信息,实现更加精确化的特征提取。通过将主干网络(Backbone)中部分特征层与路径聚合网络(path aggregation network,PAN)提取的特征相融合,对CSPDarkNet主干网络进行优化。改进后的YOLOv5 CSPDarkNet模型相较于改进前绝缘子缺陷检测精度提升了2.8个百分点,检测速率为20.5 FPS。实验结果表明,改进的绝缘子缺陷识别方法基本满足实际应用需求。

伞盘结构对大长径比发动机药柱结构完整性的影响

为了提高大长径比发动机药柱结构完整性水平,基于三维黏弹性有限元法,计算某大长径比固体发动机在温度和内压荷载联合作用下的结构响应;研究伞盘结构及其位置对药柱最大Von Mises应变的影响规律;讨论当伞盘位于药柱中部时,伞盘最大Von Mises应变随伞盘宽度、深度以及顶部圆弧半径比的变化规律。结果表明,伞盘位于药柱中部时可以有效地降低大长径比药柱的最大Von Mises应变,增加伞盘宽度、深度或选取合适的半径比均可降低伞盘结构的最大Von Mises应变。所得结论可为固体发动机设计提供参考。

伞盘及绝缘长度对220kV复合绝缘子场强的影响

为分析伞盘及绝缘长度对220 kV复合绝缘子电场强度分布的影响,采用有限元法计算了220 kV复合绝缘子在不同绝缘长度、不同伞盘距离和有无伞盘时沿面电场强度分布情况。结果表明,复合绝缘子长度小幅增加对电场强度分布有所改善,伞盘对电场强度分布影响不大,选用加长型绝缘子和改变伞盘结构对复合绝缘子电场强度分布影响不明显。

国内外合成绝缘子伞盘材料研制概况

本文综合国内外文献资料,对各种适于制作合成绝缘子伞盘材料的基材聚合物的性能和优缺点进行了分析和评价,指出硅橡胶和乙丙橡胶是二种优良的合成绝缘子伞盘材料的基材,概述了国内外在合成绝缘子伞盘材料方面所做的研究工作和生产情况;对今后合成绝缘子伞盘材料的研究工作的方向和主要内容,作者提出一些意见和想法。

以硅橡胶为基的户外合成绝缘子伞盘材料的研究

本文叙述和讨论了以下三方面的实验研究结果:硅橡胶的主要添加剂Al(OH)_3及数种氧化物对耐漏电起痕性能的影响,耐蚀损试验在配方选择中的重要性及硅橡胶优良的耐气候老化性。说明硅橡胶是一种优良的户外绝缘子伞盘材料。

超声速条件下伞盘模型的气动干扰数值研究

盘缝带降落伞是目前已成功实施的火星着陆任务均采用的主流伞型,为了探究盘缝带伞衣中不同的伞盘模型形状对于降落伞性能的影响,文章基于计算流体力学方法针对不同构型的伞盘模型进行数值模拟研究,分析和预测其超声速条件下的气动性能表现。结果表明:随着伞盘模型凹陷深度的减小,伞前脱体激波更接近伞体,导致伞内表面驻点区域的压力变大;当伞盘凹陷深度增大时,气流从伞端部流出时更容易使得端部压力升高,因此获得更大的平均压力分布,导致其阻力系数增大,然而这也会引起可观的侧向力,使得伞衣稳定性降低。另外,当来流马赫数增大,其阻力系数会随之减小。该结果对于火星降落伞的伞形的设计有一定的参考价值。

盘缝带伞附加质量计算方法研究

传统的降落伞附加质量研究方法是基于理想伞衣形状假设,总结经验公式和附加质量系数,并未开展附加质量具体确定方法的相关研究。对此,建立了盘缝带伞流固耦合仿真与附加质量计算的联合仿真方案,提出了一种三维伞衣重构策略以及针对复杂构型的附加质量数值计算方法。分析了充气阶段盘缝带伞附加质量的构成要素,认为在0~0.6无因次充气时间内,单独盘部分的附加质量与整伞基本相等,且符合传统经验公式的数学模型;在0.6无因次充气时间之后,提出了一种有缝杯体模型,该模型在相应时间内对降落伞附加质量的拟合效果良好;研究了有缝杯体模型的开缝结构和高度半径比与附加质量的相关性,并提出了一种盘缝带伞附加质量修正经验公式,该公式有助于提升超声速降落伞充气阶段动力学仿真的计算精度。研究成果可为盘缝带伞充气过程的高精度建模与分析提供支持与参考。

火星盘缝带伞跨声速风洞试验研究

火星着陆器在进入减速着陆过程中降落伞是必需的气动力减速装置,然而火星大气的特殊性使得火星降落伞开伞工作时具有超声速、低密度、低动压的特点,因而火星降落伞的构型、参数选择非常关键。文章在对火星盘缝带伞进行理论分析和国际应用研究的基础上,选取四种典型结构参数的盘缝带伞型,即常规透气量和低透气量的探路者型和海盗型伞型,在中国国内首次进行了亚-跨声速风洞试验,对这四种伞型在亚-跨声速下的阻力特性和稳定性开展研究。风洞试验采用横梁式测力天平测量阻力,同时用影像设备观察伞的摆动角度。研究结果表明,盘缝带伞的跨声速段阻力系数与理论值基本相符,能够满足火星环境下的减速需要;盘缝带伞随阻力系数增加稳定性降低,设计中必须兼顾考虑。

火星盘缝带伞超声速风洞试验结果分析

为了研究盘缝带(DGB)伞在超声速条件下的阻力特性、摆动角以及伞绳载荷分布的不均匀性,在FD-12风洞中开展了盘缝带伞的阻力特性风洞试验,并通过安装柔性传感器测量了伞绳所受载荷。试验结果表明,在Ma 1.50到Ma 2.50来流条件下,盘缝带伞的阻力系数随着马赫数的增大先增加后减小,在Ma 1.75时达到最大,为0.60,而最大摆动角则是先减小后增大,在Ma 2.00时摆动角最小,为7.4°,传感器的安装对降落伞风洞试验结果影响很小。通过柔性传感器的标定和误差分析,获取了伞绳载荷数据,结果显示不同伞绳所受拉力的比值可达到1.98。且传感器数据与风洞天平的测量降落伞总载荷结果吻合,进一步验证了柔性传感器结果的正确性。

盘缝带伞超声速开伞过程研究

随着深空探测着陆的发展,对降落伞超声速开伞的研究迫在眉睫。文章采用守恒元/解元算法对美国某空投试验所用盘缝带伞进行超声速开伞过程的仿真模拟,将数值仿真得到的伞衣充满外形和最大开伞动载与此盘缝带伞的高空投放试验进行对比,获得较为一致的结果,验证了数学模型的可靠性。在此基础上,继续对此盘缝带伞超声速开伞过程进行详细研究,分析了开伞过程伞衣充气外形变化、开伞动载变化、伞衣应力分布以及伞衣不同位置的应力随时间的变化情况。结果表明,开伞过程中伞衣会存在一定的"呼吸"现象,同时在伞衣口处会形成一道弓形激波。开伞动载在经历了较大的波动后逐渐稳定,伞衣盘上的应力比伞衣带上的应力值大。因此,在盘缝带伞的设计中应着重考虑伞衣盘部分的强度要求。

速度对火星用盘缝带伞超声速开伞性能影响

基于LS-DYNA软件中的时-空守恒元/解元算法(即CE/SE算法)对降落伞在火星大气环境下的超声速开伞性能进行研究。通过数值仿真探讨来流速度对其性能的影响,为火星用盘缝带伞的设计提供参考。通过对各马赫数下伞衣的外形、投影面积、阻力系数和伞衣表面应力的情况进行比较,得出以下结论:随着来流速度的增加,降落伞的投影面积先增大后减小,在1.6马赫左右最大;阻力系数随着来流速度的增加也先增大后减小;伞衣表面应力在伞衣带和伞衣盘的中部区域最大,随着来流速度的增加,表面的最大应力值也逐渐增大。最后,研究了伞绳长度对降落伞性能的影响。

不同行星大气下直径比对降落伞气动特性的影响研究

行星探测是未来深空探测发展的重要方向,降落伞在其中起着至关重要的减速作用。当行星具有稠密的大气时,将需要多级伞实现跨、超声速条件下探测器的平稳着陆。文章利用计算流体力学方法针对一种超声速盘帆伞模型进行了数值模拟研究,研究不同大气条件下多级伞工作时,前体/伞体直径比变化对伞体气动特性的影响,特别是对比了在大直径比条件下,火星和土卫六等不同大气条件对气动特性及其流动机理的影响。研究发现:随着直径比增大,降落伞阻力性能平稳降低,稳定性能也随之降低;当直径比为1时,稳定性能会出现陡降,流场结构发生显著变化,在前体与伞衣轴线出现“叉形”激波结构;直径比继续增大到1.2时,流场结构进一步复杂,伞前激波被破坏,逐渐被新产生的“叉形”激波结构取代,阻力系数进一步降低。对于土卫六大气条件直径比为1的降落伞系统,流场模式及结构与火星条件基本一致,阻力性能有所降低,但稳定性能有所提高。

盘缝带伞细化结构的仿真影响研究

在火星探测任务中,盘缝带伞对航天器在低密度大气条件下的减速起到了重要作用。文章采用ProE软件进行几何建模;利用Hyperwork软件进行伞衣有限元建模及前处理;利用LS-DYNA软件的任意拉格朗日–欧拉方法着重研究了径向加强带细化结构对于盘缝带伞无限质量下,流固耦合仿真结果的影响。通过仿真研究发现,在考虑径向加强带细化结构后,缩比的盘缝带伞的阻力系数值与实际试验结果相近,伞衣外形、伞衣摆角与实际试验结果更为接近。此外,考虑径向加强带后,伞衣应力的仿真结果也与真实物理现象更为贴近。文章的建模方法及仿真结果对盘缝带伞的设计与仿真验证具有一定的参考价值。

盘–缝–带伞超声速充气过程仿真研究

随着火星探测着陆研究的发展,对其主要的减速方式——盘–缝–带伞应用的研究也日趋火热。而在火星探测中,对伞衣充气过程的分析又是最为复杂的难题之一。文章介绍了常用于降落伞流场求解的数值模拟方法,并对它们的利弊做了简要的描述。文章使用守恒元/解元方法对盘–缝–带伞在超声速条件下,从收束状态开始的充气过程进行了数值模拟。首先对前置体进行单独仿真,之后在不同的马赫数下通过对降落伞系统的整体仿真完成对降落伞开伞过程的模拟。仿真数据与实验数据进行对比,获得了较为一致的结果,验证了方法的可行性。另外,文章对两种工作状态下的充气过程进行了对比,分析了盘–缝–带伞在两者中充气过程的异同,以及前置体阻力贡献随着马赫数的变化。最后通过开伞云图对充气过程中的开伞失败现象进行了分析。研究结果可为火星探测提供参考。

盘-缝-带伞充气过程数值仿真研究

文章采用ALE流固耦合方法,研究探空火箭盘缝带伞充气过程的动力学特性。应用Patran软件进行结构建模,并利用LS-DYNA有限元分析软件,对盘缝带伞模型在无限质量情况下进行充气过程的数值仿真模拟;计算得到了降落伞的充气时间和投影面积及阻力系数变化的规律,还获得了结构、流场动态变化,并用高塔分离试验验证计算结果。本文的建模方法与数值结果对盘缝隙带伞的设计与弹道分析有一定的参考意义。

超声速下盘缝带伞不同收口方式的气动特性

随着中国航天事业的发展,对大面积、高强度、低开伞力、低重量体积的高性能超声速降落伞的应用需求越来越突出。超声速收口技术是满足未来需求的一种可能的技术途径,但国内外在此领域的研究工作欠缺。本文以超声速盘缝带收口降落伞为研究对象,采用流固耦合的方法,对不同收口方式的不同收口比下的盘缝带伞的气动特性进行研究。结果表明,盘收口降落伞在呼吸时,盘的部分基本保持充满状态,带的部分发生不规则的膨胀和收缩。而带收口时,盘和带的部分则一起进行膨胀和收缩。对于收口的气动特性方面,盘收口的阻力系数和投影面积随着收口比的增大而增大,而带收口则没有明显变化。

结构参数对火星探测用伞开伞性能的影响

文章以"火星探路者"所用伞为基础,对其结构作相应改变后进行充气过程仿真计算,研究结构参数对降落伞充气性能的影响。计算结果表明,盘缝带伞的阻力系数随着带宽和缝宽的增加而减小;但超声速开伞时,降落伞充气过程中伞衣的喘振现象随着带宽的增加而减弱,投影面积的波动随带宽增长变得缓和,这对盘缝带伞的开伞安全性和可靠性有利。

基于有效透气量对火星降落伞气动力系数预测分析

针对火星探测任务中降落伞开伞环境为低密度大气的特点,本文由降落伞气动力系数与透气量关系,提出了通过降落伞有效透气量预测降落伞气动力系数的方法,该方法先由织物透气量试验获取伞衣透气量拟合曲线和透气量常数,再根据风洞试验得到两种有效透气量下的气动力系数,然后由有效透气量插值获取了盘缝带(DGB)伞火星大气条件下气动力系数,并且通过空投试验数据对该方法进行验证。计算结果表明,在火星条件下,降落伞气动力系数与风洞条件下变化趋势基本一致。Ma 0.4工况阻力系数的变化范围为0.583~0.622,Ma 0.8工况阻力系数的变化范围为0.438~0.494。

火星探测器降落伞系统综述

文章介绍了美国火星探测器降落伞系统组成和验证试验情况;分析了5种不同探测器降落伞系统的具体差异;归纳了探测器降落伞系统的结构和性能参数;重点介绍了"凤凰号"和"火星科学实验室"降落伞系统研制过程和性能验证试验。

应急救生伞设计的新思路

文章介绍应急救生伞 (以下称救生伞 )设计的一种新思路。它有别于现有的救生伞 ,如美国C- 9伞 ,英国的GQ伞和我国的救生— 10型伞 ,也不同于加拿大欧文航空航天公司的充气自动调节伞 (以下称AIM伞 ) ,而是一种全新的设计思想 ,全新的结构 。