2020 Vol. 37(6): 11-20| [摘要](69) | [PDF](33)- 复合材料壳体固体火箭发动机温度载荷下力学响应分析
- 王倩，王佳兴，隋欣，张亚俊，王宁飞
- 基于非线性有限元数值仿真分析方法，使用有限元计算软件ABAQUS，分别建立金属壳体与复合材料壳体两组发动机仿真模型，分析复合材料壳体固体发动机的结构完整性，并研究复合材料壳体的各项参数对于发动机装药和壳体的应力场的影响。分析结果表明:在温度载荷下，选用复合材料壳体的端燃装药固体发动机比选用金属材料壳体的发动机具有更好的结构完整性。随着复合材料壳体厚度的增大，装药的应力、应变值均增大，壳体的应力逐渐减小;随着复合材料壳体弹性模量增大或泊松比减小，装药的应力、应变逐渐减小，而壳体的应力、应变逐渐增大。
- 2020 Vol. 37(6): 21-29
| [摘要](53) | [PDF](32)- 直线模拟加载系统的研究进展与发展趋势
- 朱乐，刘梁，牛禄，侯文国，卢锦康，徐照平
- 直线模拟加载系统是一种用于在实验室条件下模拟承载对象工作时所受直线负载力的半实物仿真系统，可用于模拟各类飞行器关键部件在工作过程中所受的气体阻力载荷。针对目前常用的机械式、电液式和电动式直线模拟加载系统，分析其基本加载原理和研究进展，结合自行研制的电动式直线模拟加载系统进行了深入探讨。针对多余力抑制方法的关键问题，详细论述了直线负载模拟器的结构补偿方法和控制策略。最后，展望了直线模拟加载系统的发展趋势，归纳了电动式直线模拟加载系统的高精度、大载荷发展方向。
- 2020 Vol. 37(6): 30-39
| [摘要](42) | [PDF](22)- 电大尺寸天线罩电磁特性高效数值仿真技术
- 于冰洋，阙肖峰，聂在平
- 针对电大尺寸天线罩电磁特性，分析研究了快速求解表面积分方程的多层快速多极子算法及其改进技术。构造了具有良好矩阵性态的积分方程形式，提出加速迭代求解的并行预条件技术，利用分组稀疏化方式构造预条件矩阵，显著降低了迭代求解次数。采用快速球谐展开技术对聚合和配置因子项进行压缩，将其存储量降低了2/3。通过数值算例验证了方法的精确性和高效性，并实现了大型带罩阵列天线辐射特性的仿真分析。
- 2020 Vol. 37(6): 40-44
| [摘要](33) | [PDF](19)- 多种工质下螺旋波等离子体源波场结构数值模拟
- 谢平，段朋振，李益文，翟旭升
- 针对螺旋波等离子体放电机理，开展了多种工质条件下的螺旋波放电等离子体内波场结构数值模拟研究。计算发现:氦气等离子体的Er分量在径向边界处的峰值更为突出，有利于等离子体在径向的输运，波电场径向分量决定了电流密度径向分量在内部的表现。在0.266 Pa和1.064 Pa两种气体压强条件下，通过波场结构验证了气压对于波阻尼影响的结论。波场结构是螺旋波在等离子体内传播以及能量沉积的微观体现，研究螺旋波波场结构是揭示其高电离效率的重要途径。初步探索了功率耦合机制，为实验系统优化及实验方案设定奠定理论基础。
- 2020 Vol. 37(6): 45-51
| [摘要](32) | [PDF](19)- 复杂目标红外辐射特性大数据知识表示及建模方法
- 洪泽华，章佳君，周金鹏，谢文雅，陆志沣，赖鹏
- 为了提升复杂目标红外辐射特性建模效率及置信度问题，提出一种目标红外辐射特性的大数据知识表示及建模方法。首先利用机理分析法、主成分分析法确定目标红外辐射特性大数据维度;然后基于主成分分析的结果，进行目标红外辐射特性大数据知识表示，建立目标红外辐射特性仿真模型;最后进行模型的仿真应用，在应用过程中进一步完善目标红外辐射特性数据或知识表示。本文提供的大数据驱动的目标红外辐射特征建模方法，能够推广应用于复杂电磁环境的仿真。
- 2020 Vol. 37(6): 52-57
| [摘要](50) | [PDF](20)专家特稿- 嫦娥五号轨道器的创新与实践
- 张玉花，梅海，赵晨，袁勇，禹志，查学雷，丁同才，胡震宇，李天义，陈辉
- 嫦娥五号任务是实现中国首次月球无人交会对接与采样返回，嫦娥五号探测器系统由轨道器、着陆器、上升器和返回器四器组成。轨道器由上海航天技术研究院抓总研制，首次完成了月球轨道无人对接与样品转移任务，同时承担地月往返运输任务。轨道器采用了外承力筒、四贮箱平铺下探、双太阳翼的构型设计方案，实现了航天器的大承载、轻量化功能;采用了推进仪器舱、对接舱、支撑舱三舱组合的构型布局方案，满足了5个分离面、8个飞行阶段和多种飞行姿态的设备布局需求;分布式一体化综合电子技术的应用，优化和整合了整器的电子功能。
- 2020 Vol. 37(6): 1-10
| [摘要](87) | [PDF](44)创新与探索- 6061铝合金激光焊温度场与应力场数值模拟研究
- 康悦，占小红，封小松，夏佩云
- 为了解决激光焊接铝合金对接接头的质量问题，本文采用热-结构耦合有限元技术，建立了在移动高斯热源作用下的三维激光焊接温度场和应力应变场的计算模型。首先，利用有限元软件MSC.Marc模拟焊接过程中试片级试样的温度和应力的变化及其变形情况;其次，研究试样瞬态温度场和应力应变场的变化规律及其分布特征;最后，探讨激光功率和焊接速度对接头质量的影响规律。试验中所选取的激光功率和焊接速度等工艺参数均通过数值模拟进行优化，并根据优化后的工艺参数完成激光焊接4 mm厚6061-T6铝合金平板对接试验。通过对焊接接头形貌的观察及分析进行热源校核，结果表明:仿真计算得到的焊接熔池边界温度达到6061铝合金熔点以上，且其形状分布与实际试验所得焊缝边界基本吻合，从而验证了模拟结果的准确性和可靠性。
- 2020 Vol. 37(6): 58-63
| [摘要](41) | [PDF](16)- 基于半导体可饱和吸收镜的耦合光电振荡器
- 朱丹，杜天华，胡晓朋，陆满君，潘时龙
- 针对微波光子射频系统对高质量的高重频光脉冲的迫切需求，提出和研究基于半导体可饱和吸收镜的耦合光电振荡器，利用饱和吸收效应有效抑制超模噪声，有效改善耦合光电振荡器中超模噪声带来的光脉冲抖动问题。对半导体可饱和吸收镜抑制噪声的机理进行理论分析，并搭建实验系统，实现重频为10.6 GHz的光脉冲产生，超模抑制比达到55.3 dB，相应射频信号的边模抑制比为79.7 dB，相位噪声为-108 dBc/Hz@10 kHz。该方案创新性地将半导体可饱和吸收镜引入耦合光电振荡器中，实现对超模噪声的抑制，并为系统的小型化和集成化提供了关键技术支撑。
- 2020 Vol. 37(6): 64-68
| [摘要](21) | [PDF](14)- 基于时序逻辑的复杂环境下无人机运动规划算法
- 谢国汕，殷志宏，杨一，李涧青，李超勇
- 本文主要考虑基于时序逻辑的无人机运动规划问题。一般地，解决该问题的算法包括两个阶段:上层综合阶段生成一条可行的离散规划;低级综合阶段结合离散任务规划设计无人机的控制输入。但是当第一阶段失败时，即线性时序逻辑(LTL)任务在当前环境中无法实现时，我们希望系统能够进行一定的调整。本文提出了一种任务重规划算法，在深入理解模型检查原理的基础上，利用初始任务自动机生成一个松弛乘积自动机，进而获取有效的离散任务规划;同时设计一个自动机的权重函数，确保该规划在最小程度上违背初始任务所提出的约束。本文提出的重规划算法解决了时序逻辑在复杂环境中无法实现的难题，扩大了时序逻辑在无人机运动规划中的应用范围，同时增加了系统的鲁棒性。
- 2020 Vol. 37(6): 69-76
| [摘要](29) | [PDF](11)- 微型空射诱饵任务载荷系统设计与工作状态分析
- 陈美杉，曾维贵，李湉雨
- 微型空射诱饵(MALD)是美军研发的一款以信号增强系统、有源雷达干扰机为载荷的由载机发射的诱饵弹。MALD经过20多年的发展，现已成为一款集侦察、欺骗、压制和打击于一体的射频综合诱饵，战场“踹门”作用十分强大。鉴于目前国内对该类型武器的研发尚处起步阶段，美对其载荷相关信息披露甚少，所以本文从MALD的功能出发，对MALD任务载荷系统组成进行分析，在给定的任务背景下，利用雷达对抗理论对其工作状态作初步分析，仿真结果可为MALD战场运用提供理论支撑。
- 2020 Vol. 37(6): 77-82
| [摘要](25) | [PDF](15)专业纵论- 机载220 GHz云雷达衰减订正模拟试验
- 杨敏，黄兴友，闫文辉，王平，丁霞，王海涛
- 针对220 GHz云雷达回波信号的衰减问题，结合典型云滴谱和云参数，对水云和冰云模拟取样2 100次，应用离散偶极子近似法计算了220 GHz云雷达探测云滴粒子的衰减系数kc和雷达反射率因子Z的关系。在考虑大气和云对220 GHz云雷达信号衰减的基础上，对水云和冰云的机载220 GHz雷达回波强度进行了数值模拟，根据得到的kc-Z关系，进行衰减订正的模拟试验。结果表明:水滴云比冰晶云的衰减系数大2~3个数量级;相对于小粒子的水云和冰云，大气吸收是造成机载220 GHz云雷达衰减的主要原因。高频段的雷达信号在传播路径上的衰减非常明显，本研究中给出的kc-Z关系适用于220 GHz频率雷达的云衰减订正计算。
- 2020 Vol. 37(6): 83-91
| [摘要](22) | [PDF](13)- 基于改进灰色模型的遥测变量预测方法
- 李楠，陈重华，陈国忠，黄欣，陆启省
- 针对现有灰色模型预测方法进行遥测变量预测时所存在的建模精度、外推能力依赖于生成序列光滑程度的问题，提出一种能够显著提高模型预测精度的改进算法。该算法以光滑比概念为基础，提出了一种改进序列光滑度的综合变换函数，并且通过严格的理论证明和实测数据试验分别验证了采用该方法，不但使得变换后的建模数据较采用传统幂函数平滑方法、线性函数平滑方法以及对数函数平滑方法具有更好的光滑程度，而且通过引入可调参数使得算法具有更大灵活性和更广的适用范围。
- 2020 Vol. 37(6): 92-97
| [摘要](28) | [PDF](11)- 基于变论域模糊控制算法的仿真与FPGA优化实现
- 林前进，杨波，余跃，王成明，蔡彬
- 针对单力臂模型的复杂动力学行为，设计了一种不依赖于被控对象的精确数学模型的变论域模糊控制器。在闭环系统中，角位移量的跟踪偏差和其变化率作为系统输入，并将控制器的初始论域设为［-3，3］，其值可通过伸缩因子来调节。基于Matlab软件仿真，验证单力臂模型对预期指令的跟踪性能。另外，基于现场可编程门列阵(FPGA)硬件，采用移位操作和分段线性化两种方法对控制器进行优化。由此，无乘法器和片上内存零占用的设计结构显著降低了硬件资源负担。实验结果表明:本文所提变论域模糊闭环控制方法在精确度(低于0.02)、自适应性以及实时性等方面性能较优越，具有一定工程应用价值。
- 2020 Vol. 37(6): 98-106
| [摘要](23) | [PDF](12)- 卫星遥测数据短时CEEMDAN-PSO-ELM预测模型
- 朱昶文，党建成，周军
- 针对卫星遥测数据变化类型众多而导致传统预测模型难以准确预测的问题，提出一种基于自适应噪声完整集成经验模态分解(CEEMDAN)-粒子群(PSO)-极限学习机(ELM)的组合预测模型。首先对遥测序列进行CEEMDAN分解，以降低序列的非线性;然后利用PSO对ELM预测模型的输入权值和隐含层偏差进行优化;最后利用PSO-ELM预测模型分别预测分解后的序列，依次相加得到最终预测结果。将其应用在某在轨卫星实测数据中，与传统的预测模型比较。结果表明:该方法在平均绝对误差、平均绝对百分误差、均方根误差、标准均方误差指标上均最小，在曲线拐点处与真实数据最为接近。证明该模型能实现准确预测的功能。
- 2020 Vol. 37(6): 107-114
| [摘要](27) | [PDF](11)- 直流电弧等离子体炬电极烧蚀特性分析及实验测量
- 王昭，戴佳，赵星霖，王平阳
- 为研究直流电弧等离子体发生器电极烧蚀特性，进而为其寿命评估提供依据，对直流电弧电极烧蚀特性进行了分析，探究电极烧蚀率的主要影响因素并推导了相关准则数。搭建了电极烧蚀实验系统，对钨电极烧蚀特性进行了实验研究。结果表明:在相同输入功率下，电弧放电过程中阴极与阳极的烧蚀率基本相同且不随时间变化，如2.2 kW时，烧蚀率保持13.88 mg/s不变;在实验功率范围内，电极烧蚀率与输入功率近似呈三次函数关系。利用之前推导的准则数，建立了计算烧蚀率的实验关联式。
- 2020 Vol. 37(6): 115-119
| [摘要](24) | [PDF](18)- 基于ZAM-GTFR和Hough Transform的LFM信号检测
- 曾小东，张薇，曾德国，祝俊
- 对于诸如电子对抗、电子情报等领域，噪声环境下的未知参量信号检测是一个关键问题。本文提出了ZAM-GTFR结合霍夫变换对线性调频信号的一种新的检测方法。对于特定的复高斯白噪声环境下的线性调频信号，检测的过程等效于对ZAM-GTFR沿瞬时频率直线作积分，再用积分值与门限做比较。仿真结果证实了此检测方法的有效性。
- 2020 Vol. 37(6): 120-124
| [摘要](26) | [PDF](13)- 无刷直流电机的模型预测与反演控制
- 谭天乐，尹俊雄，周恒杰，郑翰清
- 为提高永磁无刷直流电机的控制精度、负载工作能力和响应速度，分析了电机的电气特性与机械特性，建立了连续时间系统下状态空间形式的电机模型，得到了电机转角、转速受控变化的规律;在离散时间控制系统中，采用了状态转移模型预测和估计系统误差，根据电机转动规律反演控制指令，提出了一种基于模型预测与反演，对电机转速、转角进行独立/联合控制的方法;在考虑工程实际应用中电机存在参数、测量等误差的情况下，与PID控制、滑模控制方法进行了负载情况下典型工况的对比仿真。仿真表明:所设计的控制器具有较好的控制精度、响应速度和鲁棒性。
- 2020 Vol. 37(6): 125-129
| [摘要](34) | [PDF](19)工程实践- 双片消隙齿轮动力学建模与参数影响分析
- 刘伟平，穆京京，刘宽耀，庄春跃
- 由于导弹的复杂工作环境，雷达导引头伺服系统对其动力学特性及传动精度有较高要求。为提高其传动精度，一般采用双片齿轮消隙的方式消除回程误差。采用集中质量法建立考虑时变啮合刚度及齿面摩擦的消隙齿轮动力学模型，将消隙齿轮视为两对通过扭簧相互耦合的啮合副，并将齿侧间隙引入作为接触判定条件。通过动力学仿真研究了扭簧预紧力矩和扭簧刚度对消隙齿轮系统动态传动误差及谐振频率的影响。研究表明:扭簧刚度对系统动态传动误差及谐振频率影响较小，而扭簧预紧力矩的增大有利于提高谐振频率和抑制一阶谐振幅值，降低负载波动对系统的影响。由于扭簧作用产生额外的载荷，扭簧预紧力矩的增加会增大系统动态传动误差。
- 2020 Vol. 37(6): 130-136
| [摘要](31) | [PDF](9)- 金属波纹管内液氧流动的涡脱落特性仿真
- 严伟，朱景文，周卫雪
- 针对液氧在液体火箭发动机波纹管内的非定常流动，建立了二维数学模型，采用大涡模拟方法模拟了波纹管褶合处周期性的涡脱落现象。基于控制变量法，分析了液氧流动速度、波纹管几何参数对涡脱落频率的影响。结果表明:波纹管涡脱落运动的频率与液氧流动速度近似成正比，与波纹管褶合的特征长度近似成反比。在此基础上，归纳出了计算波纹管涡脱落频率的经验式。
- 2020 Vol. 37(6): 137-142
| [摘要](40) | [PDF](17)
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