基于航空ZTEM-MAG3D反演的铁路隧道极高地应力识别技术研究

复杂艰险山区铁路沿线地形变化剧烈,地质构造极为复杂,各种工程地质问题突出。尤其高或极高地应力是长大深埋隧道地质选线需要重点考虑的问题之一。由于地应力数据主要依靠钻孔原始地应力测试来获得,而复杂艰险山区铁路沿线深孔施工难度大,工期长,费用高,致使地应力数据的获得严重滞后,阻碍了铁路隧道地质选线的早期系统优化。本文提出了利用航空ZTEM-MAG3D反演结果,快速识别铁路隧道是否存在极高地应力的方法,可以解决上述部分问题。

某型航空发动机振动值波动故障诊断和排除

针对某型航空发动机试车过程中的稳态振动波动问题,开展了时域和频域分析,指出振动波动是由于低压2倍频和高压基频振动拍振所引起。推导了航空发动机拍振引起的振动响应,建立了某型航空发动机双转子动力学模型,并进行了仿真分析。仿真结果表明,当发动机两个激振力频率相近时,会产生拍振引起振动波动,仿真结果与试验结果相吻合。结合发动机结构和其工作特点,分析了发动机形成低压倍频-高压基频耦合拍振的条件,给出了拍振排除方法,并通过试验验证了方法的正确性。工程上可以通过调整高压和低压转子转差关系,将转速比调整到合理范围内即可消除拍振。

深度卷积网络在航空高光谱岩性识别中的应用——以塔木素铀矿床北部地区为例

岩矿信息识别是高光谱遥感在地质勘探领域的主要应用方向。传统高光谱遥感方法尽管在矿物识别中取得了良好效果,但对于岩性识别存在瓶颈。深度学习是当前人工智能领域的研究热点,卷积神经网络是适用于图像识别的重要网络架构。以巴音戈壁盆地西部塔木素铀矿床北部区域为试验区,以SASI航空高光谱影像为数据源,将深度卷积神经网络引入航空高光谱遥感岩性识别,测试和评估其应用效果。基于预处理后的SASI航空高光谱影像,以试验区地质图及野外调查为参考,制作了8类样本,包括:印支期花岗岩、华力西晚期花岗岩、华力西晚期花岗闪长岩、华力西中期石英闪长岩、石炭系碎屑岩、中下侏罗统火山凝灰岩、第四系沉积物和绢云母化蚀变岩。构建了基于光谱特征的一维卷积神经网络、基于图-谱联合特征的一维+二维卷积神经网络和三维卷积神经网络3种模型结构,分别进行模型训练、测试和试验区岩性分类应用。模型测试结果表明:一维卷积神经网络、一维+二维卷积神经网络和三维卷积神经网络的总体精度分别为82.13%、86.46%和90.90%。通过评价分析三种卷积神经网络模型的岩性分类识别结果,三维卷积神经网络的识别结果与真实参考最为接近,对试验区各类岩性的区分识别效果最优,一维+二维卷积神经网络的识别效果次之,表明利用卷积神经网络引入高光谱图像空间信息,进行图-谱特征的联合挖掘,有利于提高影像的识别精度和实际应用效果。同时,一维卷积神经网络和一维+二维卷积神经网络的识别结果因航空高光谱影像拼接后的条带效应,影响了它们的实际应用效果,而三维卷积神经网络较好地克服了这种影响,表明其对于大面积航空影像处理具有相对较好的应用前景。

基于概率稀疏自注意力的航空发动机剩余寿命预测

航空发动机剩余寿命预测对其健康管理具有重要意义,针对长序列、多维度的航空发动机监测参数,提出一种基于概率稀疏自注意力(ProbSparse Self-Attention)的Transformer模型以实现航空发动机剩余寿命的准确预测。用ProbSparse Self-Attention取代原始Transformer中的常规自注意力机制,使得模型更关注时间序列中重要的时间节点,大幅缩减时间维度,减小了时间和空间复杂度;通过注意力层整合后的信息,进一步通过前馈神经网络层和卷积层,提取传感器的空间特征,编码层之间通过扩张因果卷积相连接,扩大了感受野,提高了模型对长序列信息的捕获能力。在新公开的N-CMAPSS数据集上验证算法,实验结果表明,相比于实验中的对比模型,所提模型的RMSE和Score值均有提升,推理速度也优于其他模型。

航空电推进电机多层波浪形拓扑及散热设计方法

针对航空电推进电机的散热问题,提出一种基于多层波浪形散热拓扑的航空电推进电机高效散热设计方法。航空电推进电机采用多层波浪形散热拓扑,建立电机等效热网络模型,确定等效热阻、对流换热系数等重要参数,完成电机温度精确计算,并通过CFD仿真验证所建立电机等效热网络模型的准确性和有效性。以此为基础,对比分析传统散热翅和多层波浪形散热拓扑对电机功率密度的影响。基于多层波浪形散热拓扑的等效热网络模型,采用遗传学习粒子群优化(GL-PSO)算法,完成航空电推进电机高效散热优化设计。优化结果表明:相比于原始方案,优化方案的机壳质量减轻15.1%,整个电机的功率密度提升0.06 kW/kg。

面向航空发动机的高精高频动应变测量系统

高速高精动应变监测技术是实现航空发动机旋转部件故障早期诊断目标的关键技术。提出了一种基于相位解调技术的光纤法布里-珀罗(Fabry-Pérot,F-P)动应变测量系统,实现了在高频率条件下的高精度动应变测量。实验结果表明:系统中F-P传感器对应变的灵敏度可以达到100.955 pm/με,约为一般光纤FBG应变传感器(应变约1 pm/με)的100倍;测量频率可以达到10 kHz;在对多种不同标准激振频率进行测量时,误差不超过1.1%;另外测量系统探头能耐受1200℃的高温,因而在未来航空发动机旋转部件故障监测、性能测试方面都具有较好的应用前景。

中国航空医疗救护的发展与建议

航空医疗救护是航空应急救援在医疗领域的应用。利用航空器提供紧急医疗服务,为危急重症患者提供生命和健康支持,特别是在突发事件的重大伤情中,可以为患者争取黄金救援时间。基于现有文献、政府文件、调查访谈、会议交流、公开数据等开展研究,梳理中国航空医疗救护的发展历程、重要事件、经验教训、问题与对策发现,中国航空医疗救护虽有长足发展,但仍与民众需求相距较远。研究表明,中国航空医疗救护的应用场景以院间转运为主,运行模式多样,参与救护的力量多元,救护机构围绕资金、技术、战略、政策、管理等要素存在竞争。中国航空医疗救护水平与部分发达国家差距较大,存在体系不完善、程序复杂、力量薄弱、资金不足等问题。为此,建议在领导机构、经费来源、政策支持、技术资源保障等方面加强建设,在突发事件的应急救援中增加航空医疗救护能力,在医疗紧急救护中增加航空急救和转运能力。

航空发动机滑油系统LRU级故障树建模与分析

滑油系统是航空发动机的关键系统之一,一旦发生故障,严重影响飞行安全。滑油系统结构复杂,排故难度较大。对滑油系统进行LRU级故障树建模和分析,能够为快速定位LRU级故障源提供指导性建议。根据滑油系统工作原理、组成与运行特点,构建了以LRU级故障为底事件故障树模型,运用下行法求解故障树最小割集,采用不交化的最小割集表达式,计算滑油系统顶事件故障发生概率,以及滑油压力异常、油液污染、滑油消耗量大、滑油系统部件损坏等典型故障发生概率;在不交化最小割集矩阵中,与求顶事件概率相对应,分析LRU级故障树底事件概率重要度和相对概率重要度;通过概率重要度分析明确航空发动机滑油系统的易损部件,为日常维护与管理提供参考。

双碳目标下的氨燃料航空动力研究进展及展望

为了获得氨燃料航空动力应用潜力评价,本文综述了氨燃料的绿色制取方法、氨燃料燃烧特性的研究成果以及氨航空发动机设计过程中可能存在的技术问题和相应的解决方案。综合已有研究成果,本文认为氨燃料航空发动机具有非常广阔的应用前景,采用氨氢混合燃烧在未来有望成为氨燃料航空动力系统的优选方案。

陆军航空兵女飞行员卫勤保障现状和健康路径分析

目的探讨陆军航空兵女飞行员卫勤保障现状和健康路径。方法采用文献检索、资料收集和实地调研等方式,掌握国内外直升机女飞行员需求和航空卫勤保障现状,分析其特点和不足,提出针对该人群卫勤保障的健康路径。结果目前的女飞行员通用卫勤保障措施不能完全解决陆军航空兵女飞行员因性别和作业环境导致的作业能力差异问题,女性固有月经周期、妊娠和直升机特殊坏境产生的噪音、振动、辐射以及低压、缺氧等因素可能促进陆军航空兵女飞行员疲劳和焦虑产生,进而影响作业能力和健康水平。结论需聚焦陆军航空医学和人文社会科学视角层面,加强直升机特殊环境、女飞行员特殊生理和心理问题、领悟社会支持等研究,发掘针对陆军航空兵女飞行员性别特点的精准卫勤保障策略。

基于ResNet-LSTM的航空发动机性能异常检测方法

为了实现数据驱动的航空发动机性能异常的智能检测,提出了一种基于残差网络(ResNet)-长短期记忆网络(LSTM)的发动机性能异常检测方法。采用发动机性能数据图像化方法,在数据降维的同时,完备保留数据的关联特征和时序特征;以残差单元构建发动机性能异常检测模型,在加深网络结构的同时,消除深层网络梯度消失问题,提高发动机性能图像空间关联特征的提取能力。同时,引入LSTM,提出基于ResNet-LSTM的发动机性能异常检测模型,通过ResNet与LSTM的融合,强化异常检测模型对时序特征的提取,提升发动机性能异常检测的准确率;通过发动机运行数据进行验证。结果表明:在训练集上,该方法的异常检测准确率为94.95%,比基于ResNet18、ResNet34、ResNet50异常检测模型的分别提高10.87%、8.00%、3.23%;在测试集上,该方法的异常检测准确率为92.15%,比基于ResNet18、ResNet34、ResNet50异常检测模型的分别提高11.81%、9.45%、3.78%。

用于航空相机像移补偿的三轴稳定平台设计与研究

航空相机在工作过程中,由于载机的抖动干扰,拍摄过程中会产生像移,而像移是影响图像质量的主要原因。为航空相机配备一套稳定平台系统是解决像移问题有效的解决办法,稳定平台系统的原理是通过将航空相机成像传感器与干扰隔离来稳定视轴。为了稳定视轴,实现推扫拍摄,这里设计了一种三轴稳定平台,对三轴稳定平台的姿态补偿方式和结构设计进行了研究。通过分析像移对像质的影响,确定了轴系的旋转精度,推导了基于角速度的横滚轴、俯仰轴与航向轴框架交叉耦合的平台补偿方程。然后,根据轴系精度和运动补偿方程,设计并分析了三轴稳定平台结构,通过实验来验证视轴稳定的性能。实验结果表明,平台在载波干扰下具有良好的稳定性能。

中国航空货运时空格局演变与影响因素研究

航空货运是交通运输的重要组成部分,能够有效配置全球和大区域尺度的优质资源,从而对区域经济发展有着重要作用。文章基于2000—2019年中国航空货运的空间统计数据和面板数据,以机场所在城市为基本单元,剖析了过去20年间中国航空货运的发展过程与时空格局演变特征,并构建回归模型揭示了中国航空货运格局的影响因素。研究表明:1)中国航空货运在过去20年间从快速发展阶段过渡至平稳发展阶段;2)中国航空货运区域间差异显著,货运量主要集中在东部地区;过去20年间,中国航空货运重心位于徽鄂豫三省交界处,呈现河南→安徽→湖北的迁移趋势;3)中国航空货运格局保持相对稳定,以“北上广深”为核心的菱形空间格局得到强化;4)中国航空货运的发展受城市规模、产业结构、地面交通发展等因素影响,但各因素对空港型国家枢纽城市与非枢纽城市的影响有着显著差异。

点燃式航空重油直喷发动机燃烧系统设计

为实现航空重油在点燃式二冲程发动机上良好的油气组织和燃烧,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真的方法针对点燃式二冲程航空重油活塞发动机开展了缸内直喷燃烧系统设计研究,获得了适用于航空重油发动机缸内直喷方式的燃烧室设计方法.通过缸内直喷燃烧室参数化设计,得到了主要结构参数对油气混合过程的影响规律,即燃烧室的偏置距离、半径和深度的变化会影响缸内气流、喷雾和燃烧室壁面三者间的相互作用,从而产生不同的油气混合效果.通过参数正交分析方法,以指示功率和指示比燃油消耗率为评价参数,获得满足性能要求的最佳燃烧室参数组合,结果表明:设计参数为偏置距离8 mm,半径23.5 mm,深度30.2 mm,可使发动机以2.4%的功率损失获得16.9%的经济性改善.

基于航空高光谱和伽马能谱的铀矿勘查集成软件开发与应用

航空高光谱和航空伽马能谱是当前铀矿勘查领域两类重要的数据源,由于其异构且海量的特性,使数据的处理难度大,处理效率低,协同应用效果不足。在这种情况下开发一款面向航空高光谱和伽马能谱的铀矿勘查集成软件显得尤为重要。文章根据航空高光谱和航空伽马能谱数据的类型及处理方法,开展了针对两种数据应用的集成软件系统的设计。研究引入虚拟总线结构,实现了对不同数据处理模块的调用,并以Visual Basic为主要开发语言,对前台主系统进行搭建。最终利用搭建好的系统,以银根地区的航空高光谱和伽马能谱数据为数据源,完成软件的应用测试。测试结果发现,利用GS融合算法可以较好地保留地表纹理信息,同时丰富图像颜色,从而为铀矿赋矿围岩岩性的准确识别与划分提供参考。

多情景下中型航空公司碳排放预测研究

在国际国内减碳的大背景下,文章选择国内某中型航空公司作为研究对象,首先利用ICAO碳排放计算法,依据航班进程的两个阶段(LTO和CCD阶段),对2015—2019年的碳排放量状况进行计算分析,再通过设置不减碳情景、基础减碳情景、快速减碳情景和理想减碳情景4个民航发展情景,使用基于Python语言的蒙特卡洛模拟方法,以2021年为基准,对该航空公司2022—2035年内的碳排放进行仿真预测。结果表明:由于中型航空公司的发展需求,4种情况下都无法完成碳排放总量达峰,但其每万架次碳排放量明显降低,表明碳减排措施的有效性。最后从国内外理论研究和现实应用的角度出发,为中型航空公司提出了多条低碳发展建议,以助力我国民航业早日实现碳达峰、碳中和的重要目标。

15#航空液压油的摩擦磨损性能研究

15#航空液压油是航空领域广泛应用的1种特定型号的液压油.本文中使用MCR302流变仪测量了该液压油的黏温曲线,并选用GCr15钢球通过四球摩擦磨损试验机采用单因素变量法研究了不同载荷、温度和转速对摩擦磨损的影响.同时,使用光学显微镜、白光三维表面形貌仪、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析仪对钢球表面的磨斑进行微观观察,并分析其磨损机理.试验结果显示,在不同载荷下,摩擦系数相对稳定,但随着载荷的增加,磨斑直径(WSD)逐渐增大,磨损程度变得更严重.随着温度的增加,摩擦系数较为稳定,但液压油的黏度逐渐减小,导致无法形成有效的摩擦反应膜,使磨损现象变得更加显著,尤其在75~100℃范围内,磨斑直径的增长速率最为显著,增加了约60%.随着转速的提高,摩擦系数首先保持不变,然后逐渐减小,而磨损率逐渐降低.润滑状态逐渐从边界润滑过渡到混合润滑和流体动压润滑.

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。

航空平台地磁矢量匹配导航算法研究进展

航空地磁矢量导航技术因其具有自主、无源、可靠性强的优势,在卫星导航系统受到攻击等情况下可有效发挥替代作用,在军民用领域均具有极高的战略意义和应用价值。航空平台具有飞行速度快、短时间跨越地域广的特性,对地磁矢量测量与导航方法提出高精度和高可靠性等要求。该文梳理近年来航空地磁矢量导航系统的研究与发展现状,介绍地磁矢量导航的关键技术,重点对地磁矢量匹配导航算法的研究进展进行分析。针对现有算法存在的不足,提出进一步提升算法的精度和鲁棒性、发展基于机器学习的地磁矢量匹配导航方法、推动无人机等新型航空平台地磁矢量导航技术发展等后续研究方向,意在促进航空地磁矢量导航技术的进一步发展。

航空装备通用基础测试体系研究

构建航空装备通用基础测试体系是未来实现有重点、有计划、成体系、分阶段稳步开展航空装备通用基础测试技术研究的前提和基础。简要分析了航空装备通用基础测试体系的概念和研究意义,构建了由技术谱系、产品谱系和标准谱系构成的航空装备通用基础测试体系架构,并分析了信息感知、数据采集、数据交换、测试数据应用、测试仪器、通用测试软件系统、虚拟测试、智能和诊断测试等技术谱系架构的实现方案,希望能够为航空装备通用基础测试技术发展提供参考。