装备故障预测与健康管理能力验证评估技术

预测和健康管理(PHM)是提升装备战斗力水平的重要保证,在装备设计阶段并行开展可测性设计是提高PHM能力的主要手段,而PHM技术的验证和评估是建立诊断与预测系统可信度的一个重要步骤;文章首先给出了面向PHM系统验证技术的国内外研究现状,然后,分析PHM指标的验证方法和技术框架;后面给出的PHM系统验证的指标体系,最后,点明了故障预测与健康管理系统验证与评估方法要关注的问题,明确了未来的发展趋势。

气凝胶掺杂对玻璃纤维毡隔热性能的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃纤维毡中掺入二氧化硅气凝胶,通过SEM、XRD、FT-IR表征了材料的结构,研究了气凝胶的掺入对玻璃纤维毡隔热性能的影响。结果表明:气凝胶的掺入使得材料在保留一定压缩性和柔性的同时,提高了材料的抗压强度,更有助于材料的密封隔热;掺入气凝胶后材料比表面积增大、热导率减小,同时材料传热背面温升曲线明显变缓,传热250 s时材料的背面温度比掺入气凝胶前降低89℃,传热1 800 s时材料的背面温度比掺入气凝胶前降低51℃。在玻璃纤维毡掺杂二氧化硅气凝胶后,由于其高压缩强度、高热沉、低热导率,使其在瞬态隔热环境下具备高效隔热的能力。

基于深度学习的航天板级组件缺陷检测

面向航天柔性电路装配产线的板级组件缺陷智能诊测问题,采用基于YOLOv3的深度网络方法,解决传统AOI检测精度不高及配置效率低下等问题。通过对应电路板的*.PcbDoc文件解析板上元器件位置和尺寸,并据此将待测图片缩小为单网格的元器件待检区域,从而提升缺陷检测算法的通用性。通过研究YOLOv3的航天产品元器件网格区域缺陷检测原理,完成YOLOv3深度网络算法建模,搭建该样机在某型号电路板产线的原理演示验证系统,提高缺陷检测速度和精确性,实现航天系统内电路板故障/缺陷检测的高精度、高效率识别,为将来航天智能制造转型之路夯实基础。

空间三轴激光陀螺放电区微晶玻璃Li^(+)迁移规律研究

空间三轴激光陀螺是一种将三个敏感环路正交集成于一块微晶玻璃基体上的空间激光陀螺,在航空、航天、军事等领域得到了广泛应用。随着军用装备对高性能激光陀螺长期通电性能稳定性的要求不断提高,提高激光陀螺长期通电性能稳定性、延长激光陀螺工作寿命已成为国内外激光陀螺专业领域研究人员共同关注的重要课题。国外多项专利提到了微晶玻璃中的Li^(+)在电场的作用下发生迁移并影响激光陀螺工作寿命,但未见具体研究。文中对空间三轴激光陀螺开展了通电寿命试验,并结合飞行时间二次离子质谱分析技术,研究了放电区微晶玻璃LAS(Li_(2)O-Al_(2)O_(3)-SiO_(2))表面的Li^(+)迁移现象,结果表明:微晶玻璃中Li^(+)在激光陀螺电场及谐振腔内等离子体的作用下向谐振腔方向迁移,并脱离微晶玻璃进入谐振腔,然后随等离子体流动,最终沉积在阴极表面。该结果对提高激光陀螺长期通电性能稳定性、延长工作寿命等相关研究具有重要推进作用。

活性炭负载二氧化钛改性聚丙烯熔喷无纺布的制备及吸附性能

将活性炭、二氧化钛、聚丙烯等原料经物理共混处理,通过熔喷制成活性炭负载二氧化钛改性聚丙烯熔喷无纺布。采用热分析曲线(Differential scanning calorimeter,DSC)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、电子织物拉伸机、可见分光光度计等对改性无纺布的微观结构、结晶性能、力学性能、吸附性能进行表征。结果表明:活性炭负载二氧化钛比例为1∶3时活性炭负载二氧化钛的降解率高,二氧化钛分布均匀,依照此比例的活性炭负载二氧化钛与聚丙烯进行熔喷制备无纺布。随活性炭负载二氧化钛的加入量的提高,活性炭负载二氧化钛改性聚丙烯无纺布的吸附性能增强,当活性炭负载二氧化钛的添加量为4%时,吸附性能较好;活性炭负载二氧化钛的添加使无纺布的力学性能出现最大值,且无纺布的结晶度和熔点无明显变化。

1420铝锂合金细晶板材高温力学性能及本构方程

为了获取1420超塑铝锂合金细晶板材的高温流动变形行为和可靠的本构方程,在应变速率为0.0004~0.002 s^(-1),温度为375~425℃条件下对板材进行了高温拉伸试验,采用EBSD观察了不同变形温度下的晶粒尺寸和晶界分布,分析了组织演变规律。结果表明,板材在低温环境下变形时具有初始硬化和随后的流动软化特征,在较高温度下加工硬化起主导作用;基于Arrhenius型本构方程拟合多项式并进行求解,获得板材变形激活能为97879 J·mol^(-1);同时,板材的平均晶粒尺寸仅为1.25μm,在425℃和0.0012 s^(-1)下的伸长率达到最高,为670%;由于温度和晶粒变化的平衡作用,材料的塑性在不同条件下并未产生较大变化。

基于双目视觉定位的机器人自动制孔系统研究

为了解决传统机器人自动制孔系统在自动化生产线中适应性的问题,实现制孔对象在机器人自动制孔工位快速自动流转的同时保证制孔精度,提出了一种基于双目视觉定位的机器人自动制孔方法。该套系统以现场总线的方式将机器人本体、制孔末端执行器、自动物流车、双目视觉测量系统及其他附属设备集成在一起,实现对加工件的自动制孔。介绍了其中的末端执行器设计、双目视觉测量系统、机器人离线编程和系统集成控制。试验表明,该套系统末端定位精度±0.3mm,制孔垂直精度±0.5°,孔径精度H8。

基于场景检测的城市环境GNSS/INS组合定位方法研究

城市复杂环境下,采用GNSS/INS组合定位方法能有效提升GNSS信号部分或全部被遮挡情况下的车辆连续定位能力。GNSS信号受遮挡的程度具有随机性和突变性,给GNSS/INS组合算法的架构设计和参数设置带来了挑战。基于此,设计了一套基于场景检测的GNSS/INS组合定位策略与方法,提出了以多星GNSS观测量的八类特征为输入,利用支持向量机分类思想将定位场景分为室外开阔、室外遮挡和室内三种类型,并建立了与之相适应的组合滤波量测误差估计模型,进而实现了GNSS/INS组合定位。实测数据验证表明,提出的方法能够有效提升车辆组合定位精度。

空间三轴激光陀螺高精度抖动剥除算法研究

激光陀螺的输出信号中包涵外界输入角速度、机械抖动角速度两部分信息,机械抖动角速度是一个叠加了一定噪声的标准正弦振动。针对空间三轴机抖激光陀螺仪,提出了一种高精度的新型正弦抖动信号滤除算法,通过自适应陷波器和有限冲击响应数字滤波器的组合,能极大地衰减激光陀螺仪零偏输出波形中的正弦分量,实现外界输入信号的高精度准确提取。实验结果表明,该抖动剥除算法效果显著,在保证快速响应外界输入的条件下能够实现高精度地提取角速度信号,可有效降低惯性系统的成本和复杂度,进而提高产品质量可靠性,具有很强的工程实用价值。

便携无损式超声波流量测试系统设计与验证

针对传统液体流量计传感器会对管路造成损坏或阻碍液体流动、操作安装较为复杂的问题,设计了一种基于时差法的便携无损式超声波流量测试系统,采用外夹式超声波探头形式,无需破坏管路系统即可实现液体流量的精确测量;该系统采用粗时间与细时间测量相结合的测量算法设计了一种基于延迟线内插法的FPGA高速率、高精度时间测量算法电路,最高可实现1050 Hz的测量速率;设计了信号调理校准电路,具备较强的正负增益可调性以及高信噪比输出能力,增益可调范围达到-23.5~+116.5 dB;还设计了多种传感器专用安装导轨以确保其安装精度;最后,在计量实验室进行了验证测试,结果表明所设计的测试系统符合JJG1030-2007规范准确度0.5级的技术要求,准确度低于±0.5%,重复性低于0.1%。

智能助手系统在ATE中的应用

自动测试技术广泛应用于国防领域中,可以快速诊断出被测单元的故障信息并准确定位;在测试被测单元之前,首先要进行系统自检保证测试不会出现错误;ATE智能助手的提出,可用于实时监测ATE各模块工作状态,其中视频监控器用于实现对ATE工作状态的实时监控;电子标签阅读器用于读取所监测的ATE的数字化标识;语音识别模块用于智能识别测试人员语音;语音播报模块用于提示ATE正常工作;主控计算机根据状态检测结果驱动语音播报模块,根据识别出的语音信号作出相应的回答或操作,根据电子标签阅读器所读取的标识进行ATE及其包装、履历本等的信息管理,根据ATE各仪器资源自检上报状态数据信息,对ATE进行维护;该发明用以提高自动测试系统自检诊断效率和自动测试系统的智能化程度。

基于惯性/激光测距/视觉里程计组合的高空场景尺度误差估计方法

惯性/视觉感知信息融合导航定位技术是目前实现无人机不依赖卫星自主导航的最有效手段。但对于面向高空场景的大型无人机,惯性器件误差与视觉里程计尺度误差耦合且特征平面化导致可观测性下降。针对这一问题,提出了利用惯性/激光测距/视觉里程计组合实现尺度误差估计的方法。通过开展误差模型建立、激光测量点与图像中位置匹配、无人机平飞机动下系统可观测性分析等关键技术研究,实现了高空场景下尺度误差的精确估计。经过300m高度机载试验数据验证,算法精度优于1.5%D,对卫星拒止条件下高空无人机自主导航具有重要意义。

一种微波附件组合的设计与实现

在综合测试与诊断领域,随着被测系统复杂性的提高,对测试系统准确度要求进一步提高;文中设计实现了一种微波附件组合,主要由微波开关、衰减器、功率放大器和电源组成;该设备实现了各项技术指标要求,其中微波开关的驻波比在DC-1GHz时不大于1.3,在1~18GHz时不大于1.5;衰减器的衰减量是40dB,精度是±3.5dB,驻波比不大于1.6;功率放大器的频率范围在0.9GHz^1.3GHz范围之内,输出功率不小于5 W;该微波附件组合结合信号源、频谱仪、功率计及各类模拟器等射频仪器资源来实现射频测量通道的资源扩展、大功率信号的衰减调理、微波功率合成等功能;以满足被测试对象飞机系统中的微波射频系统、部件等微波信号性能测试的测试需求。

基于BP神经网络的随机信号筛选算法

在随机信号导航研究中,可接收到的信号数量众多、种类繁杂、特征多样,难以从中选择出适用于导航的信号。针对随机信号的筛选问题,提出了一种基于BP神经网络的随机信号筛选算法。该算法通过输入随机信号的特征信息,对随机信号的定位误差进行了估计,通过定位信息的误差对将信号用于导航的效果进行了评估。仿真结果表明,该算法能够对由随机信号解算而得到的导航信息误差进行估计,可以达到较好的筛选效果。

基于改进NSGA-III算法的多无人机协同目标分配

武器-目标分配问题是战场环境下无人机对敌方执行打击任务的关键,其目的是基于目标的威胁、价值和我方武器的毁伤概率,寻找合理的武器目标分配方案,以提高作战效率。针对当前多目标优化算法解决静态武器-目标分配问题时收敛速度慢、收敛稳定性差,难以适应当前战场高度实时性的问题,提出一种改进的基于参考点的非支配排序遗传算法。通过二进制编码打击方案并优化初始种群,引入自适应变异与交叉策略以及种群寻优更新策略,基于对战场态势进行评估得到的威胁矩阵和优势矩阵,种群多次迭代后生成目标打击方案。最后计算满足约束条件的Pareto解集,并将Pareto前沿中的相对最优解作为多无人机的打击方案。多次实验证明,在较好情况下改进算法相比于原始算法的收敛时间减少46.74%,目标威胁值降低50.5%,总飞行航程减少26.46%,杀伤目标数增加11.76%,证明该算法在解决多无人机空对地打击任务目标分配问题时具有合理性和高效性。

1420铝锂合金板材细晶化及超塑性能试验研究

为了研究不同热轧工艺下的1420铝锂合金板材的高温拉伸力学性能,选取了厚度为7.3 mm的1420铝锂合金板材,首先进行了高温轧制试验,获得其最佳轧制工艺和成形条件。通过热轧工艺获得的板材的可利用率高,在每道次15%的压下量下板材不完全细晶化,其伸长率大幅度提高。其次,在MTS810拉伸试验机上进行了475℃下的高温拉伸试验,分析了轧制工艺对板材伸长率的影响。结果表明:板材的晶粒细化作用对伸长率的影响更大,当应变速率为0.8×10^(-3)s^(-1)时,伸长率在300%以上,符合最佳超塑成形工艺条件。最后,通过金相分析观察了不同制备工艺下板材的微观组织结构,发现每道次压下量的增加,阻碍了位错运动,试验结果为1420铝锂合金板材的大规模工业化应用提供了理论依据。