为了研究进气畸变对某燃烧室出口温度场性能的影响,根据压气机部件试验出口压力分布设计了畸变板,将其加装到燃烧室前开展部件试验,并使用火焰面生成流形模型(flamelet generated manifolds,FGM)进行均匀流进气、畸变进气的燃烧仿真,分析畸变引起变化的原因。结果表明:燃烧室进气畸变会带来扩压器后的三股流分配变化,使得火焰筒头部进气量减少和掺混孔后燃气掺混效果下降,最终导致燃烧室出口温度分布系数(overal temperature distribition factor,OTDF)和径向温度分布系数(radial temperature distribition factor,RTDF)变差。
为了确保滑油的润滑效果,对滑油进行高效冷却使其处于适宜的温度范围,提升燃滑油换热器的传热性能,满足航空发动机对其性能的更高要求。基于椭圆管良好的换热及流动特性和小管径椭圆异形管技术,设计开发一种椭圆管壳管式燃滑油换热器,并搭建实验平台,对其传热与流阻特性开展全面的实验研究,并同常规的圆管壳管式换热器进行比较分析。实验获得了椭圆管壳管式换热器传热量以及流阻随流量的变化规律。实验结果表明,在实验工况范围内,相比常规的圆管壳管式换热器,椭圆管壳管式换热器传热量最高可提升15.6%;同时,壳管式换热器壳侧流动阻力明显降低,最大降幅达23.2%,而管侧流动阻力变化很小。以基准圆管换热器为标准,椭圆管壳管式换热器的PEC指数在管外侧流量大于20 L/min时稳定在1.2~1.4区间内,证明该换热器达到提高综合换热性能的目的,在航空发动机高效燃滑油换热领域具有广阔应用前景。
针对梁类零件可制造性审查过程中存在加工特征获取困难且自动化程度低等问题,对梁类零件的可制造性几何特征识别方法进行研究,进一步提高生产效率并降低成本。首先,对梁类零件制造几何特征进行分类,研究了布尔交集运算及面属性计算的识别方法,对制造几何特征进行识别;其次,介绍了梁类零件凹槽特征识别过程,提出了一种基于布尔交集运算的核心面关联算法,实现了凹槽精准识别。提出了偏移差距法来计算凹槽的最大深度,实现凹槽深径比的准确计算;最后,在CATIA中建立了面向梁类零件可制造性几何特征自动识别的原型系统,建立了可制造性几何特征检查模块,并通过实例测试,验证了所提出方法的可行性和高效性。
为提高航空发动机试车台的先进性,在试车台常规台架设备的基础上,提出可应用于航空发动机室内试车台的先进燃油稳压控制系统、试车间内流场控制措施、超静定状态多组件矢量力测量系统。燃油稳压系统采用变频调节的供油二次泵和回油电动阀门匹配发动机入口流量需求,应用稳压系统能够使瞬态油压变化量减小至常规供油系统的50%;通过设计多孔孔板和封堵部分引射筒流通孔的方法改善试车间内流场品质;开展多组件测力系统设计、矢量台架安全监控,为航空发动机矢量力解耦和高精度测量提供重要的基础支撑。
针对人为选定参数造成神经网络故障诊断性能不稳定问题与麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)种群初始化时由于随机性造成寻优范围缩小和算法容易陷入局部最优等问题,采用反向学习(oppositionbased learning,OBL)对SSA算法中麻雀种群初始化过程进行优化,扩大搜索范围,并结合随机游走策略(random walk,RW)对寻优过程中的最优麻雀施加扰动,提高算法的局部搜索能力,降低算法陷入局部最优的风险。在此基础上,采用基于反向学习和随机游走策略的麻雀搜索算法(sparrow search algorithm based on opposition-based learning and random walk,BRWSSA)优化门控循环单元(gate recurrent unit,GRU)的隐含层节点个数,设计了一种基于BRWSSA-GRU的发动机滑油系统故障诊断模型。为了验证所设计的故障诊断模型的有效性,还设计了GRU和SSA-GRU两种故障诊断模型。最后,采用相同的滑油系统数据集对GRU、SSA-GRU和BRWSSA-GRU3种不同的故障诊断模型的有效性进行了对比试验验证。结果表明,提出的BRWSSA-GRU故障诊断模型的诊断准确率明显优于GRU和SSA-GRU方法,BRWSSA-GRU故障诊断模型的有效性得到验证。
强对抗空战环境下获取的态势信息常伴有错误、缺失等缺陷数据。由于模型和参数相对固定且缺少有针对性的信息修正环节,现有的目标威胁评估方法极易导致相关时刻威胁评估结果失真。提出了一种基于证据修正及模型动态调整机制的证据网络(Evidence correction and model dynamic adjustment evidential network,ECMDA-EN)的空战目标威胁评估方法。首先,基于证据信息的突变型、连续型和确定型类型划分,结合预判的信息缺陷程度设计4种证据修正方式。在此基础上,针对连续型证据信息,通过汇总不同作战意图下的空战对抗轨迹构造样本数据,提出基于LSTM神经网络轨迹预测模型的缺陷数据修正方法。最后,针对证据节点删除的情况设计了网络节点权重以及模型的动态调整方案。仿真实例表明:在连续推理的过程中,ECMDA-EN方法依靠证据修正方式的合理切换,具备对缺陷信息的有效处理以及对模型的自适应调整能力,解决了传统威胁评估方法过于依赖信息可靠性的问题,能够持续给出合理的威胁评估结果。
针对工程实际中齿轮振动信号受噪声污染严重导致其异常状态难以准确识别的问题,提出了一种基于变分模态提取(variational mode extraction,VME)和多尺度一维卷积(multiscale one⁃dimensional convolution,M1DCNN)融合长短时记忆神经网络(long short⁃term memory,LSTM)的齿轮异常状态智能识别新方法。首先,采用VME方法分别对采集到的齿轮处于正常状态、轮齿碎裂、齿轮断齿、齿根裂纹以及齿轮磨损等5种状态的原始振动信号进行预处理,去除原始振动信号中的噪声干扰,提取齿轮不同状态的主模态分量作为齿轮状态的特征信息;其次,由提取的齿轮状态主模态分量构建训练数据集与测试数据集;最后,设计了M1DCNN-LSTM异常状态识别模型,并采用所构建的数据集对设计的异常状态识别模型进行了测试试验验证。结果表明,所提出的方法可以很好地实现齿轮异常状态智能识别效能,异常状态识别准确率达99.25%,明显高于其他相关齿轮异常状态识别方法。
提出了一种基于双指针的线性搜索算法,用于高效统计差值对的数量。该算法通过使用两个指针,一个从开始处向结束处移动,另一个从结束处向开始处移动,逐步缩小搜索范围并统计满足条件的差值对数量。算法具有较低的时间复杂度和空间复杂度,适用于处理大规模数据集。通过一系列实验验证算法的有效性,并对实验结果进行了详细的分析。实验结果表明,该算法在不同规模的数据集上都表现出良好的性能。此外,讨论了算法在不同领域的应用前景,并展望了未来可能的研究方向,为数据分析统计问题的解决提供了一个新的思路和方法。
针对核动力蒸汽发生器系统存在未知通信故障、多变工况等复杂因素,提出蒸汽发生器水位模型预测/数据驱动切换控制方法。首先,进行深度强化学习(deep deterministic policy gradient,DDPG)数据驱动控制器设计,包括状态参数选取、动作参数设计、奖励函数设计、isdone条件设计与网络设计等。在蒸汽发生器控制系统没有发生通信故障时,DDPG控制器正常运行。在此基础上,设计模型预测(model predictive control,MPC)补偿控制器来抵御通信故障,在发生通信故障时,系统切换到MPC控制器来补偿丢失的数据。仿真结果表明:在典型外部输入下,蒸汽发生器水位MPC/DDPG切换控制器均能获得良好的控制性能,并且针对未知故障表现出了较好的稳定性和安全性。
针对高空台空气起动系统存在非线性、强耦合性、大延迟、不确定性等问题,提出了一种基于Smith估计的高空台空气起动系统无模型自适应迭代学习控制算法。首先,利用Smith估计器,估计和补偿系统延迟误差;其次,基于系统输入和输出数据,获得高空台空气起动系统的动态线性化数据模型;最后,提出高空台空气起动系统的无模型自适应迭代学习控制方法,通过不断更新每轮的控制器,实现系统的快速精准调节。仿真结果表明,随着迭代次数的增加,所提出方法能减小系统跟踪误差,修正系统输出跟踪轨迹。同时,相较于单纯的无模型自适应迭代学习控制算法,加入Smith估计器补偿延迟后,系统动态性能可得到显著改善,验证了所提算法的可行性和有效性。
通用航空驾驶舱显示界面是飞行员获取飞机信息的主要载体,飞行员心理负荷的大小是驾驶舱显示界面优化设计的有效依据。被试者飞行员在六自由度动感模拟飞行平台上执行五边飞行任务,针对飞行员心理负荷的变化展开研究。采用眼动测量法和主观评价法对被试者心理负荷进行评估,记录被试者的眼动数据,在飞行作业结束后填写NASA-TLX量表。采用单因素方差分析法对实验结果进行分析,结果表明,五边飞行任务下飞行员心理负荷存在显著性差异。综合主观评价与眼动数据,得到不同飞行阶段对飞行员心理负荷的影响,进而得到飞行员执行五边飞行任务注意力分配的规律。通过优化设计平视显示来降低飞行员的心理负荷,得到通用航空平视显示后续优化设计方向。
利用带扰动项的二阶微分方程方法求解变分不等式问题,并讨论其解的收敛性和收敛速度。首先,通过对原始变分不等式问题所对应的Karush⁃Kuhn⁃Tucker(KKT)条件进行等价转换后,借助光滑化的互补函数,等价转化成求解光滑方程组 ,进一步等价于求解一个无约束优化问题;其次,建立带扰动项的二阶微分方程系统来求解最终的无约束优化问题,并在一定的约束条件下,得到了该二阶微分方程系统的解稳定性及收敛速度,即得到了所求的变分不等式问题的收敛性和解的收敛速度;最后,给出数值实验说明所提出的微分方程方法求解变分不等式的有效性。