可见与红外双波段航空侦察相机光机设计

为满足高分辨率昼夜凌空侦察和中低空战术昼夜侦察需要设计灵巧型双波段航空侦察相机,该相机的研制为发展新型机载光电侦察设备提供技术储备。根据目标在不同光谱波段下的光学特征设计可见、红外双波段光学成像系统,全视场传递函数达0.5以上。基于SiC材料反射镜设计一种叶片式柔性支撑结构,该结构能够较好的保证反射镜的面形精度,仿真结果显示反射镜在重力载荷和热载荷叠加的情况下面形精度优于12 nm。针对目前航空相机主支撑结构难于同时保证质量小且刚度高的问题,采用NX/Narsrtan软件对相机主支撑结构进行优化设计,优化结果使相机框架结构一阶固有频率提高15 Hz,质量减小10%。通过环境试验、动态成像试验及分辨率检测试验验证设计结果的正确性。相机切实可行的光机设计有效地保证整个系统的性能指标都能满足设计要求。

机载双视场中波红外光学系统优化设计

为了满足机载红外搜索与跟踪系统的实际使用要求,根据变焦系统的基本理论及中波红外系统的特点,设计了320 pixel×256 pixel的中波制冷型焦平面阵列探测器的双视场中波红外光学系统。系统采用了二次成像结构,并在系统的第一像面位置安装光阑,以此减小杂散光对系统的影响。设计结果表明:系统具有100%冷光栏效率,在仅移动一片透镜的情况下可实现在800和400 mm的两档变焦,系统F数为4且恒定不变,像面保持稳定,系统场曲<0.04 mm,畸变<2.5%,在探测器的Nyquist频率16 lp/mm处光学传递函数的峰值>0.5,表明光学系统的像质满足使用要求。

等效双阶梯形波法在正碰性能优化设计中的应用

车辆正面碰撞加速度波形可以简化为等效双阶梯形波,利用这一方法分析波形特征,指导车身结构正碰性能优化设计,具有重要的工程应用价值。本文以某车型车身结构优化设计为例,将碰撞加速度作为设计目标,应用等效双阶梯形波法将波形参数化,通过对比结构性能指标,确定优化方案。

可见/红外双色共孔径光学系统设计及实现

为解决现有的共孔径双波段相机成像质量差、结构复杂、体积庞大的问题,提出了一种可见/长波红外双色光学系统设计。在两个波段共用前端反射结构、主镜背部加分色镜,实现了可见光与长波红外同时成像,保证了系统结构的紧凑性。分析了分色镜对红外波段成像的影响,以及分色镜偏离竖直方向不同角度的影响。对红外波段的校正系统及像面进行了-2.39 mm的偏心处理,使红外波段像质得到了极大提高,并通过外场试验成像验证了分析结果的正确性。该系统具有较强的容差特性,结构简单、光学元件少,具备易加工、装调的优点,工程可实现性强,能够有效提升相机的目标探测与识别能力。

半自磨机及球磨机衬板结构的改进

针对青海某金矿磨矿系统生产过程中半自磨机及球磨机衬板磨损严重,磨机负荷增加,导致磨矿效率下降、设备运转率低、加大了生产成本等问题,通过对半自磨机衬板磨损的分析,结构改造,升条高度由原设计的150、80 mm提高至170、100 mm,衬板平板部位厚度由原设计70 mm减薄至60 mm,衬板提升条采用非对称锥面设计方案;将溢流型球磨机筒体衬板单波峰设计改进为双波峰的设计结构,将原设计为两段分割结构的端衬板,改进为三段分割结构,提高了球磨机的磨矿能力。最终实现半自磨机和球磨机衬板使用寿命分别提高了1 500 h和2 200 h,生产能力提高了50%。磨矿系统电能能耗下降12. 34 (kW·h)/t、钢耗下降0. 3 kg/t。

一种小型高频段双极化喇叭天线的结构设计

文中设计了一种小型化高频段的双极化喇叭天线,详细介绍了具体的结构设计方法,充分考虑了加工装配环节对天线性能的影响,完成了理论设计和实物加工。通过暗室实测天线辐射单元的方向图、驻波比、增益等重要电性能指标,发现双极化均能较好满足X∼Ku频段7 GHz的超宽带工作要求。对测试结果和电磁软件仿真结果进行对比,验证了结构设计对保证电性能的有效性,同时分析了性能差异项的具体原因,并提出了优化方案。该设计为类似小型化复杂天线的结构设计提供了参考。

神经网络算法加速天线优化设计

结合天线数值仿真,遗传算法等现代优化算法能够实现对天线优化设计,但优化设计过程中需要反复执行天线全波数值仿真,占据了绝大部分的优化设计耗时。探索利用神经网络算法预测代替部分天线全波数值仿真,加速天线优化设计。为避免神经网络算法预测误差对天线优化设计结果的不良影响,提出了一种新方法:在遗传算法优化设计天线初期仍采用全波数值仿真,为神经网络算法提供训练样本;由于遗传算法优化设计天线方向和结果主要由少量的高适应度值个体决定,在神经网络算法预测代替全波数值仿真后,对高适度值个体采用全波数值仿真进行验证,不仅保证优化设计的正确性,同时更新神经网络算法训练样本库,提高预测准确度。以一款微带双频偶极子天线的优化设计为例,与传统遗传算法优化设计相比,在设计的天线性能相当的情况下,能够节省设计过程中70%的全波数值仿真,后20代计算耗时减小为原来的30.6%。

超声速/高超声速双拐点喷管设计

为实现直连式试验台、高温风洞等试验设备的多马赫数运行,提出了双拐点喷管设计方法.喷管分2段设计,第1段共用,采用3次B-Spline函数描述喷管轴线马赫数分布.首先采用特征线方法求解Eul-er方程,得到无黏的理想喷管型面.其次采用参考温度方法求解边界层位移厚度,对无黏壁面进行修正得到实际壁面.共用段喷管出口的平行均匀流作为第2段喷管设计的初值.为验证设计方法的可行性,设计了中间马赫数为3.0,出口马赫数分别为4.0,4.5和5.0的双拐点喷管,并采用雷诺平均的Navier-Stokes方程对设计的喷管流场进行数值模拟.计算结果表明:喷管出口流场均匀,试验菱形区的马赫数误差小于1.2%.该方法提高了喷管设计精度,保证消波干净,为直连式试验台、高温风洞等设备的多个喷管共用一套动力系统提供了基础.