2024年 第25卷 第6期

军用航空
• 一种货舱门伺服控制器的设计与仿真
  智文静1; 李国材1; 王团辉1; 郑维娟1; 屈王博1; 李通2

  摘要：为降低某型窄体客机货舱门机电作动器(EMA)的功率需求,并有效控制未知扰动对控制器的影响, 提出了一种融合速度比例积分(PI)控制器和电流滞环跟踪控制算法。首先,对EMA工作过程中的复杂载 荷工况进行深入分析,从而获得货舱门在实际工作过程中的负载特性。其次,基于货舱门负载特性对控制器 的运动控制过程功率需求进行了匹配设计,实现了控制器的架构和主要功能电路的设计。最后,为验证所提 出控制策略的有效性,在MATLAB /Simulink软件中构建了控制器的模型,并对货舱门开、关门运动过程 进行仿真。仿真结果证明了所提出控制策略能够将转速波动范围控制在±120 r/min以内,有效降低了系 统的功率,还显著提升了控制器对外部扰动的动态响应能力。

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• 30CrMnSiNi2A 合金钢含损伤结构剩余疲劳寿命分散性及其影响因素试验研究
  崔荣洪; 李小涛; 曾仡蕗

  摘要：为挖掘含损伤结构满足高可靠度要求下的剩余疲劳寿命潜力,开展合金钢材料30CrMnSiNi2A 含损伤结构剩余疲劳寿命测试试验,对剩余疲劳寿命分散性及其影响因素进行分析。根据含预裂损伤与预置线切割损伤试验件在等幅谱载荷作用下的疲劳对比试验分析结果,简化试验流程。开展不同热处理工艺、不同载荷水平下含损伤结构剩余疲劳寿命定性分析试验。根据试验数据分析得出:通过热处理工艺提高合金钢材料强度极限,降低载荷水平,可有效提升含损伤结构剩余疲劳寿命;不同处理工艺及不同载荷水平条件下,随损伤尺寸的增加,剩余疲劳寿命分散系数差异增大;在较大损伤尺寸下,热处理后的含损伤结构试验件在低载荷水平下的剩余疲劳寿命分散性较低。降低热处理强化后的30CrMnSiNi2A 合金钢含损伤结构载荷水平可有效提高满足可靠度要求的剩余疲劳安全寿命。

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• 基于时间参数融合的电磁继电器故障检测
  雷晓犇1; 王浩1; 肖乔元2; 吴凡2;胡新华1; 王路瑶3

  摘要：对单一特征难以综合反映电磁继电器退化故障的问题,依据继电器故障机理选取吸合时间、释放时间、超程时间为多元故障特征变量,提出一种基于时间参数融合的电磁继电器故障检测方法。首先,考虑退化故障的模糊不确定性,根据退化特征的模糊阈值构造模糊隶属度函数,求取其数据对继电器工作状态的隶属度,并表示为故障证据;然后,应用证据推理算法,融合多特征故障证据得到继电器故障信息;最后,通过迭代融合历史、当前以及预测的下一时刻的故障信息得到故障检测结果,并自适应调整故障信息的可靠度,兼顾检测结果的可靠性和灵敏度。实验结果表明,所提方法的误报率为5.2%,漏报率为2.0%,与现有方法相比,在准确性和抗干扰能力上具有显著优势,能够有效提高电磁继电器退化故障的检测性能。

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• 航空液压管路高低周复合疲劳寿命预测研究
  华腾飞; 刘豪; 李 静; 仇原鹰

  摘要：为有效预测航空液压管路的疲劳寿命,在分析现有液压管路寿命预测方法不足的基础上,针对飞机液压管路受力特点,分析了液压管路的载荷类型,并对其进行了载荷分解,进而提出了一种基于高低周复合载荷的疲劳寿命预测方法。为验证所提方法的有效性,以某型航空液压管路为例,利用Ansys Workbench软件对其进行仿真分析,在此基础上,对所分析液压管路分别进行了考虑高低周载荷作用和不考虑高低周载荷作用的疲劳寿命预测。对比寿命预测结果发现,高低周复合疲劳载荷对液压管路的寿命影响较大,在预测液压管路的疲劳寿命时,需同时考虑高周疲劳载荷和低周疲劳载荷的作用。

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• 基于改进SE-ResNet-BiLSTM的航空发动机中介轴承故障诊断
  郁万康1;3; 冷子文2; 高军伟1;3; 车鲁阳1;3

  摘要：针对现阶段航空发动机中介轴承振动信号易受噪声干扰,故障特征难提取导致的故障诊断精度较低的问题,提出一种基于改进残差注意力网络和双向长短期记忆神经网络(BiLSTM)的航空发动机中介轴承故障诊断方法。首先,将原始振动信号作为模型输入,利用一维宽卷积从原始数据中提取局部空间特征并抑制高频噪声;然后,使用结合改进通道注意力的残差网络增强模型对重要特征的关注,减少模型运算量,将处理后的特征输入到BiLSTM 中,进一步提取时序相关性特征;最后,将特征输入到Softmax层进行故障分类。使用哈工大航空发动机中介轴承数据集进行实验验证,结果表明,即使在信噪比为-4 dB的高噪声环境,所提模型仍能保持98.64%的诊断精度,优于其他对比模型,证明该模型具有更好的特征提取能力和抗噪性。

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• 陆地上方多目标复合电磁散射特性研究
  李 宁1; 田贵龙1; 王 童1; 马晋文2

  摘要：针对多个三维导体目标位于陆地粗糙面上方的散射计算问题,提出了自适应积分算法结合物理光学法的AIM-PO 混合算法。采用物理光学法计算粗糙面散射,采用自适应积分算法计算目标散射。粗糙面的散射将作为目标阻抗矩阵的一部分,目标与粗糙面作为一个整体进行求解。求解过程中,最主要的计算瓶颈来自于目标与粗糙面之间的耦合矩阵填充。为了克服此计算瓶颈,提出了采用快速多极子结合快速远场近似算法加速矩阵向量相乘。该方法基于远场近似准则将粗糙面区域划分为近区与远区,即粗糙面上面元与目标之间的距离满足远场近似条件的被划分为远区,否则被划分为近区。近区采用快速多级子进行加速,而远区采用快速远场近似技术加速计算。通过与传统的数值算法相对比,验证结果表明该算法具有较高的计算精度,同时能有效提升计算效率。最后对不同条件下多目标与环境复合散射特性的变化规律进行了分析。

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• T/R组件故障对DBF影响分析及维护策略研究
  彭 芳1; 张兵2; 尚宝鹏3; 向建军1; 吴军4

  摘要：针对相控阵雷达T/R组件故障数低于总数10%时的可维护性和维护时机问题,分析通道故障对数字波束形成的影响规律,提出保持雷达性能不降级的维护策略。首先,基于面阵结构分别建立发射数字波束形成(DBF)数学模型和基于最小均方(LMS)算法的接收数字波束形成数学模型。其次,仿真验证T/R组件处于正常和部分失效2种状态时的波束形成性能,采用5个指标对比分析故障数量和故障区域对接收DBF性能和雷达探测性能的影响。最后,分析其内在规律,提出维护策略,为科学精细维修与作战效能发挥提供理论依据和决策支持。

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• 基于ERA5压力分层气象数据的对流层散射传播斜延迟分析
  孙浩冉; 刘强; 胡邓华; 张爽

  摘要：针对当前对流层散射湍流数值模型不能有效反映气象环境对对流层散射传播影响的问题,将欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的第五代全球大气再分析数据(ERA5)引入基于三维射线追踪方法的高精度对流层散射延迟计算模型,并选择中国青藏高原、华北平原、四川丘陵、云贵山地、陇蒙荒漠和东南沿海6个典型地理区域的12条散射链路,分别使用ERA5月平均压力分层数据(ERA5 MPL)与每小时压力分层数据(ERA5 HPL)2种数据集来计算,分析各链路对流层散射斜延迟在不同地理环境下变化趋势,同时对2种数据集计算的结果进行比较。结果表明,文中给出的对流层散射传播斜延迟的计算方法对于ERA5压力分层气象数据适用性较好,而且在不同链路上2种数据集所求得结果的最大标准差为2.9 m,授时精度相差不超过10 ns。

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• 基于多元权函数的地面防空通信拓扑修复研究
  任风麟; 王刚; 李腾达

  摘要：对地防通信网拓扑修复问题进行了研究。首先基于多元权函数与连通支配集对拓扑进行预处理,为影响拓扑连通的关键节点规划故障处理链路。其次当故障发生后,网络拓扑通过节点级联移动的方式恢复连通性。针对地防通信网络的特点构造权函数,生成的故障处理链路更加贴合地防需求。在连通支配集的基础上求解拓扑割点,优化节点故障后的拓扑运行逻辑与工作效率,有效缩短了故障处理时间。对随机生成的20节点地防通信网络进行了拓扑修复,连通支配集中的节点均生成了最短故障处理链路。选定网络中任意一个节点故障,故障处理后网络无孤立节点,证明了算法能够有效处理单节点失能的地防通信拓扑修复问题。

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无人作战
• 基于一种改进PPO算法的无人机空战自主机动决策方法研究
  张欣1; 董文瀚1; 尹晖2; 贺磊1; 张聘1; 李敦旺1

  摘要：深度强化学习的应用为无人机自主机动决策提供了新的可能。提出一种基于态势评估模型重构与近端策略优化(PPO)算法相结合的无人机自主空战机动决策方法,为一对一近距空战提供了有效策略选择。首先,建立高保真六自由度无人机模型与近距空战攻击模型;其次,基于空战状态划分重构角度、速度、距离和高度态势函数,提出一种描述机动潜力的新型态势评估指标;之后,基于态势函数设计塑形奖励,并与基于规则的稀疏奖励、基于状态转换的子目标奖励共同构成算法奖励函数,增强了强化学习算法的引导能力;最后,设计专家系统作为对手,在高保真空战仿真平台(JSBSim)中对本文工作进行了评估。仿真验证,应用本文方法的智能体在对抗固定机动对手与专家系统对手时算法收敛速度与胜率都得到了有效提升。

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• 基于随机树势场函数的复杂障碍物逃逸航路规划方法
  李金鹏1; 魏瑞轩1; 石如强1; 熊鹏2

  摘要：无人机在执行任务过程中需根据外界环境规划出满足约束条件的飞行路径。针对传统人工势场法(APF)规划的航路存在局部极小值、无法脱困和狭窄航路震荡等缺陷导致航路规划失败的问题,提出了一种基于随机树势场的复杂障碍物逃逸航路规划方法。首先,建立了无人机离散化环境地图模型,采用快速随机搜索树(RRT)的方式分别在各个环境地图中生成随机树路径,并设计了一种随机树势场函数,对路径节点构建势场;然后,通过合理的设计随机树势场的参数与引入时机,引导无人机逃逸出缺陷情况下的势场环境,解决了传统人工势场法的缺陷问题;最后,将文中算法与对比算法进行仿真和分析。结果显示,相比快速搜索随机树算法与传统人工势场法存在航路规划失败的情况,文中算法在各个障碍物情况下都完成了航路规划,并缩短了规划的航路长度,进一步提升了航路规划的安全性和有效性。

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网电对抗
• 超宽带毫米波MIMO-OFDM 系统的非线性频偏自干扰与信道联合估计方法
  孙启禄; 张博; 李涛泳

  摘要：系统同步产生的载波频偏会导致超宽带毫米波多输入输出(MIMO)正交频分复用(OFDM)系统产生非线性频偏自干扰,影响后续信道估计性能。为此,提出了一种非线性频偏自干扰与信道联合估计方法,通过挖掘数据超维隐藏空间的方式,将复杂的多目标优化问题降维分解成多个可并行求解的子优化问题,并利用超宽带毫米波信道的稀疏特性,采用压缩感知算法实现载波频偏与信道的迭代估计。与现有的联合估计方法相比,仿真结果表明所提方法能够有效降低计算复杂度,提升了系统信道估计准确度,并降低了系统误码率。

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• 融合经验模态分解与改进时域Transformer的网络安全态势预测
  孙隽丰1;2; 李成海1; 宋亚飞1; 倪 鹏3

  摘要：针对网络安全态势预测任务复杂且真实环境下数据噪声较大等问题,提出一种融合经验模态分解与改进时域Transformer的网络安全态势预测方法,通过“分解-重构”方式使用完全自适应噪声集合经验模态分解方法对真实环境下网络安全态势数据进行去噪预处理;提出改进时域Transformer,使用时域Transformer模块提取网络安全态势数据序列的时间深层全局特征,并提出Attention Fusion机制实现时序特征的自适应融合,以更加稳健的特征融合方式完成预测任务。实验结果表明,本文提出的方法相较其他方法在预测精度方面具有显著提高,其拟合优度决定系数达到0.997 860,拟合效果较好。

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机场防护
• 高温养护条件下环氧树脂基砂浆早期性能研究
  夏伟1; 白二雷1; 吕炎2; 许金余1;3; 秦立军1

  摘要：环氧树脂材料具有一定的温度敏感性,因此探究养护温度对环氧树脂基砂浆性能的影响特点十分必要。为进一步明晰高温(30~60 ℃)养护条件下环氧树脂基砂浆早期物理力学特性的演变规律,对其凝结时间、抗折强度及抗压强度进行了测试,并结合扫描电镜(SEM)及压汞(MIP)技术,分析了环氧树脂基砂浆的微观结构特征。试验结果表明:随着养护温度的升高,环氧树脂基砂浆的凝结时间逐渐缩短,并且凝结时间与养护温度之间大致呈现出线性递减的演变关系。在高温养护条件下,随着温度的升高,环氧树脂基砂浆的早龄期(4 h~3 d)抗折强度及抗压强度均先缓慢增大,再急剧下降。当养护温度为40 ℃时,环氧树脂基砂浆的强度特性相对最佳,4 h龄期试件的抗折、抗压强度分别达到21.4 MPa和56.8 MPa。在40 ℃的养护条件下,环氧树脂基砂浆的固化反应较为完全,基体内部结构均匀密实,无明显的孔洞、裂隙等缺陷,而在60 ℃的养护条件下,环氧树脂基砂浆的固化反应不够充分,基体内部结构松散杂乱,原始缺陷增多。

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• 纤维取向和混凝土层间界面对层布式钢纤维混凝土力学性能的影响研究
  陈璇1; 冀永安2; 欧亚斌2; 李猛深1; 况栋梁1

  摘要：为研究纤维取向和混凝土层间界面对层布式钢纤维混凝土(LSFRC)力学性能的影响,首先进行了0.5%~1.5% 3种纤维掺量的层布式钢纤维混凝土抗压、剪切和弯拉强度实验,接着建立了LSFRC立方体试件和棱柱体试件的精细有限元模型,分析了钢纤维数量、纤维取向和水泥混凝土层间界面结合方式对构件强度和变形能力的影响。实验表明,层布式钢纤维混凝土弯拉强度较素混凝土最大可提高58%。数值分析显示LSFRC棱柱试件层间最大剪应力可降低10.8%,底部跨中挠度可减小17.3%。研究表明,混凝土层间界面结合方式对试件受力有显著影响。钢纤维的掺入会导致试件中产生局部应力集中和整体应力分散两种作用机制,钢纤维抑制了混凝土受拉区的变形,提高了混凝土的抗折能力。

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