科学构建特色鲜明的航天教育体系--以西北工业大学航天学院为例

西北工业大学航天学院构建特色鲜明的航天教育体系,重在建立富有活力的航天教育人才培养模式;打造具有实力的特色学科;大力发扬载人航天精神,在实践中造就航天科技英才。

基于自适应增强随机搜索的航天器追逃博弈策略研究

针对航天器与非合作目标追逃博弈的生存型微分对策拦截问题,基于强化学习研究了追逃博弈策略,提出了自适应增强随机搜索(adaptive-augmented random search,A-ARS)算法。针对序贯决策的稀疏奖励难题,设计了基于策略参数空间扰动的探索方法,加快策略收敛速度;针对可能过早陷入局部最优问题设计了新颖度函数并引导策略更新,可提升数据利用效率;通过数值仿真验证并与增强随机搜索(augmented random search,ARS)、近端策略优化算法(proximal policy optimization,PPO)以及深度确定性策略梯度下降算法(deep deterministic policy gradient,DDPG)进行对比,验证了此方法的有效性和先进性。

航空航天大类本科毕设培养方案及过程管理革新

面对航空航天大类本科招生制度特点及特色班本研衔接培养新需求,文章在系统梳理已有工科毕业设计管理制度和培养方案的基础上,分析了现有培养模式的优势与不足,总结了建立更科学合理的本科生实践环节培养制度,最终提出了航空航天大类本科毕设培养方案框架及过程管理策略。主要包括兼顾统一性和个性化的航空航天创新实践课程体系构建。毕业设计选题的标准化与实践环节过程管理的规范化,倡导设立优秀本科毕设基金,探索审核与评价标准改革等方面。重点考查毕业论文的创新能力和长期影响力,鼓励并引导本科生发表高水平学术论文,培养其团队协作意识和学术论文写作能力,最终提高毕业论文的质量。

基于大学立方星的航天创新创业人才培养与实践

针对高校大学生创新创业与专业契合度低、多学科协同与创新创业教学实践结合度低等教学问题,团队提出以大学立方星为载体,结合航天专业特色,从培养理念、培育环境和培养手段三个层面,实践和培养高校大学生创新创业人才。通过创新创业与专业学科结合,形成大学生创新性和实践性的创新创业人才培养理念;将一流科研平台和优质科研团队转化为高水平专业实践平台和跨学科教学指导团队,创建开放的高层次创新创业人才培育环境;通过专业选修课和大学慕课互为补充传授专业知识,以大学生卫星等飞行器等研制实践为手段,全面提升大学生的创新创业能力。

河南省装备制造业新型工业化赋能对策研究

【目的】厘清河南省装备制造业面临的主要问题,解析高端化智能化绿色化变革中的赋能机制,目的是推进河南省装备制造业新型工业化赋能绩效。【方法】主要从静态与动态、横向与纵向的维度,探析装备制造行业系统嵌入、多元融合的优化结构,分析新型工业化赋能的完备性、实效性。【结果】捋顺新型工业化赋能机制,构建装备行业相互渗透的赋能结构体系,是提升装备制造业实现新型工业化的关键。【结论】推进数字化赋能技术创新与核心企业的信息化转型,制定关联企业的整体绿色化产品追溯及评价标准,搭建政府、企业和第三方一体化的服务平台,是河南省快速实现新型工业化的有效路径。

激光选区熔化成形技术在航空航天发动机制造领域的研究与应用现状

本文重点介绍了激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形钛合金、镍基高温合金、铜合金等材料体系的研究进展,以及SLM装备与工艺新技术;同时综述了国内外SLM技术在航空航天发动机领域的典型应用;最后在分析现有相关研究和应用的基础上,讨论了SLM技术面临的挑战和未来重点研究方向。

失效航天器非接触式消旋技术发展综述

对失效航天器非接触式消旋领域内的研究成果进行了综述,梳理了非接触式消旋的特点,并聚焦于系统动力学模型、消旋方法和关键技术等方面。首次将非接触式消旋方法按照其作用机理分为电磁式消旋和冲击式消旋两类,并分别总结了其技术特点和适用的任务场景。而后针对消旋任务的实践需求,系统阐释了非接触消旋中制导与控制、高性能星载计算等关键技术。最后,面向复杂空间任务和智能化消旋操控的需求,提出了非接触式消技术中4个值得研究的问题和方向。有望为未来失效航天器在轨维护和非接触式消旋技术的发展提供借鉴和参考。

升力式航天器太阳同步冻结回归轨道保持策略

针对超低轨道升力式航天器对地观察的优势及其高机动特性,设计了一种近地点位于临近空间的太阳同步冻结回归轨道,并对气动力辅助与发动机推力相结合的轨道保持策略进行了研究。策略将轨道保持过程分为3个阶段:第1阶段自远地点飞向大气层,不施加控制;第2阶段在大气层内飞行,通过控制攻角和倾侧角调整航天器所受气动力,小幅改变轨道的升交点赤经;第3阶段自跃出大气层到远地点,利用轨控发动机调整轨道参数,回到远地点时除升交点赤经其他轨道参数不变。以燃料最省为性能指标,对轨道保持策略进行了仿真分析,结果表明可以实现14.7天太阳同步冻结回归轨道的在轨运行。

项目为主的SRTP模式在航空航天大类人才培养中的探索与实践

针对航空航天大类人才培养面临学科综合性、交叉性强,对学生实践能力要求高的问题,以提升项目为主的“大学生科研训练计划”(Students Research Training Program,SRTP)模式的培养成效为目标,通过建立“四阶段”“一提升”的分阶段渐进式科研能力培养机制,构建教师和本科生科研实践共同体,探索一种可持续的科研实践引领航空航天大类人才全过程培养模式。面向航空航天大类本科生,以飞行器隐身技术科研项目为培养范例,开展具有科技前沿、跨专业知识交叉融合特点的SRTP实践。实践表明,基于分阶段渐进式科研能力培养机制,开展以项目为主的SRTP,有助于实现本科生科研“软、硬”技能的提升,培养本科生创新实践和交叉应用能力,为其终身学习和发展奠定更为坚实的科学基础。

基于变分迭代的航天器相对姿轨耦合动力学解算方法

针对航天器相对姿轨耦合一体化运动,在定义坐标系下利用对偶四元数和旋量表示航天器的一般运动,推导出航天器六自由度运动学和动力学模型,并分别采用Runge-Kutta四阶算法和变分迭代法的配点形式求解该非线性模型。变分迭代法的配点形式是变分迭代法与配点法的复合,先给出变分迭代法的迭代方程,再把迭代方程应用到局部时间区间上探讨了局部变分迭代法,然后把变分迭代法与配点法结合得到数值迭代方程。利用对偶四元数所建立的模型相对于其他模型较为简洁,便于分析姿轨耦合特性。仿真结果表明,相比Runge-Kutta四阶算法,变分迭代法的解算精度更高。

失效航天器等离子羽流消旋建模与最优制导研究

为克服等离子羽流无序性强、动力学模型复杂的问题,使用神经网络建立消旋力矩快速计算模型,实现高效、高精度的消旋动力学解算.针对传统制导律难以处理复杂翻滚目标的弊端,提出章动抑制原则,并建立自旋章动耦合目标的最优羽流指向制导律.仿真结果表明基于神经网络的高效计算模型可在同等精度下大幅度减少力矩计算时间,最优制导律可实现复杂章动目标的快速稳定.本研究从在轨计算与任务执行策略两方面显著提升了消旋效率,为利用等离子羽流的在轨操控任务奠定了理论基础.

网络化航天器弹性姿态跟踪控制

针对网络化航天器姿态弹性跟踪控制问题,借鉴主动抗干扰控制思想,设计攻击检测机制对控制器端到执行器端网络攻击进行监测,利用网络通道传输信息设计两个自适应观测器,在抑制内部噪声的同时对外界扰动及恶意攻击信号进行实时估计.采用多前馈与反馈相结合的方式设计复合抗干扰及抗攻击控制器,抵消扰动及攻击对系统性能的影响,提升网络化航天器系统的安全性及稳定性.

基于干扰观测器的升力式飞行器改进离散滑模控制研究

升力式飞行器具有飞行空域宽、速度变化范围大、机动性强等特点,是近年来国内外的研究热点。本文针对升力式飞行器模型大不确定及外界干扰强带来的控制难题,提出了一种基于干扰观测器的改进离散滑模变结构控制方法。首先,建立了俯仰通道的离散控制模型。其次,设计了一种基于干扰估计的改进离散滑模变结构控制律,并证明了其稳定性。再次,分析了参数选择对控制系统的影响,验证了控制律的有效性。最后,与传统的离散滑模变结构控制方法进行了比较。仿真结果表明,与传统的离散滑模控制方法相比,本文提出的控制律控制精度更高、鲁棒性更强、滑模面收敛速度更快及抖振更小,可有效提高升力式飞行器的飞行品质,实现复杂任务的稳定控制。

基于MBSE的地空导弹总体方案设计

为了适应未来大型复杂系统设计与功能分析需求,在导弹设计中引入基于模型的系统工程(MBSE)思想,提出了基于MBSE的地空导弹总体设计流程。首先,明确地空导弹利益相关者的需求,定义导弹任务场景;基于设计需求开展功能分析,利用导弹任务场景进行功能分解,完成需求到功能的转化;根据导弹的系统功能映射出导弹架构组成,开展地空导弹系统的逻辑架构设计和物理架构设计,最终得到导弹总体设计方案,并针对导弹方案进行验证及优化,初步实现了地空导弹的总体设计过程。

飞行器博弈制导进程与展望

博弈制导可处理复杂系统中涉及多方合作、竞争的动态问题,有利于实现智能化战场上信息价值最大化发挥,推动精确制导武器的智能化发展。本文总结了博弈制导的基本分类和建模方法,从终端角度约束、时间约束、过载约束、末速约束等方面提出了飞行器博弈制导的关键性问题,搭建了矩阵博弈、微分博弈两种典型博弈模型求解框架,从解析解、数值解、智能算法等方面对博弈制导的求解方法进行梳理。最后,从非线性微分博弈求解方法,非完备信息博弈算法,不均衡、非对称信息下多飞行器协同,多类型武器体系博弈等方向出发,对飞行器博弈制导未来的发展趋势进行了展望和总结。

空战目标轨迹预测技术研究综述

信息化空战对抗中,快速获取和有效利用对手信息的一方,能够准确地预测对手的运动轨迹,更加迅速地完成OODA循环,进而取得空战优势。本文研究空战目标轨迹预测技术,以时序变化特征为研究视角,分别对基于物理、机器学习和深度学习的轨迹预测技术开展分析和总结,进一步归纳物理因素、空战因素和交互因素等作为轨迹预测模型的输入,单模态轨迹、多模态轨迹和行为意图三类作为模型的输出,并对未来智能化空战中的目标轨迹预测技术进行展望。

空频抗干扰对GNSS载波相位测量的影响

对于全球导航卫星系统(GNSS)的抗干扰,最有效的是采用自适应天线阵技术,但这种抗干扰处理会引入与信号入射方向相关的载波相位测量偏差,限制了其在高精确度测量领域的应用。为减小抗干扰处理的偏差,引入测量偏差及其分析方法,建立仿真模型,并搭建软件接收机进行实验。结果表明,在不增加额外约束的条件下,采用空频最小方差无畸变响应算法实现空频抗干扰处理器,不会引入载波相位测量偏差,非常适用于对抗干扰性能和测量精确度均有苛刻要求的场合。

大气层外动能拦截器制导控制技术研究进展与展望

大气层外高速、大机动、多目标飞行器的拦截问题已成为当前空天防御体系构建面临的重大挑战和难点。首先,对近年来国外大气层外动能拦截器技术及飞行试验现状进行了梳理和总结;其次,对大气层外单一拦截器制导控制方法和多弹协同拦截制导控制方法的研究进展进行了综述;最后,对大气层外动能拦截器未来重点开展的关键技术进行了展望,以期为未来大气层外动能拦截器技术发展提供方向性参考和借鉴。

基于强化学习的多对多拦截目标分配方法

针对空中对抗环境中多对多拦截的武器目标分配问题,提出了一种基于强化学习的多目标智能分配方法。在多对多拦截交战场景下,基于交战态势评估构建了目标分配的数学模型。通过引入目标威胁程度和拦截有效程度的概念,充分反映了各目标的拦截紧迫性和各拦截器的拦截能力表征,从而全面评估了攻防双方的交战态势。在目标分配模型的基础上,将目标分配问题构建为马尔可夫决策过程,并采用基于深度Q网络的强化学习算法训练求解。依靠环境交互下的自学习和奖励机制,有效实现了最优分配方案的动态生成。通过数学仿真构建多对多拦截场景,并验证了该方法的有效性,经训练后的目标分配方法能够满足多对多拦截中连续动态的任务分配要求。

反向射流作用下可回收火箭升阻特性

可回收火箭动力减速过程中反向射流将大幅改变箭体气动特性,为获得反向射流对箭体气动特性的影响,利用数值模拟方法获得箭体升阻力系数,分析升阻特性变化规律并提出升阻特性表征参数。首先,对反向射流钝体构型进行数值模拟,将得到的结果与已公开的实验数据进行对比,验证了数值模拟方法的有效性。其次,采用RANS方法模拟了单喷管构型火箭多种典型飞行状态,得到箭体升阻力系数随迎角变化曲线以及升阻特性变化规律,通过对回流区内流动状态进行分析得到升阻特性改变的机理。最后,由反向射流对箭体气动特性影响程度提出表征参数。结果表明:反向射流会对箭体形成遮挡作用并影响箭体升阻力特性。有射流时升阻力特性受飞行高度影响较大,受飞行马赫数影响较小,与无射流时的规律恰好相反。大部分飞行工况下阻力系数小于0.1,部分高空飞行工况将出现负阻力。本研究提出以反向射流与箭体宽度比作为气动特性表征参数,可以较好地反映反向射流对箭体的遮挡作用并表征箭体在反向射流作用下的气动特性变化规律。