摘要:提出一种面向空间服务需求的新型多面体网型空间抓捕机构，以3-RRS并联机构为本体，将其动平台用空间单闭环六杆机构Bricard机构替代，通过Bricard网口的缩放运动和本体的包拢变形对空间目标进行抓捕以及位置和姿态的调整。通过在ADAMS软件中进行仿真来验证其抓捕过程，并以仿真所得关节受力情况为基础，在ANSYS软件和I-DEAS软件中进行仿真分析，对所提出的多面体网型空间抓捕机构进行强度分析与热平衡分析的工作，确保其机械结构强度和对热环境的适应性能够满足实际使用的需求。理论分析和仿真试验结果表明：该机构可满足空间目标抓捕任务的需求。

摘要:碳纤维增强复合材料（Carbon fiber reinforced polymer/plastic, CFRP）由于其不均匀性和各向异性的材料特性，在铣削加工过程中容易出现各种缺陷。铣削力建模有助于探究CFRP的铣削力变化规律、优化加工参数，进而减少缺陷的产生。本文基于多元非线性回归的方法，建立了铣削力系数关于4种影响因素（纤维切削角、瞬时未变形切屑厚度、主轴转速和轴向切深）的函数关系。经过单向CFRP铣削力实验和多向CFRP铣削力实验验证，所建模型可以较准确地预测铣削力变化规律。

摘要:结合航空大部件的数字化对接装配需求，设计了一套用于对接面铣削制孔的移动机器人加工系统，并提出具体的加工工艺流程。研究了基于激光轮廓扫描仪的大量散乱点云数据的预处理算法，提出基于栅格法和迭代拟合法的对接面特征提取算法。针对移动机器人加工系统在大场景下的高精度定位问题，提出基于扫描线法和最小二乘法原理的对接基准孔坐标找正算法。通过产品的加工实验验证，对接面铣削和制孔精度满足系统要求的各项技术指标，证明了本文提出的移动机器人铣削制孔系统的装配对接面加工方法能够精确地完成大部件数字化装配任务，对提高装配质量和效率具有重要意义。

摘要:针对飞机制造的装配序列规划问题，提出一种基于模因算法的飞机部件装配序列规划方法。在装配优先约束矩阵和非正交干涉矩阵的基础上构建装配规划模型，以飞机零部件间的装配方向和装配工具的差异性来构建适应度函数。在非干涉解空间中进行全局搜索，获得较优的装配规划方案，通过二叉树中序遍历法将较优的方案转化为可行解，再经过交叉操作和变异操作后，在可行解空间内进行局部搜索，最终获取较优的装配方案。以某型号的飞机舱门装配为例，通过与传统遗传算法对比，证实模因算法在飞机装配序列规划中的可行性和有效性。

摘要:空间柔性充气结构作为一种航天器基本组成单元，在气闸舱、空间居住舱等领域受到越来越多关注。针对此类结构损伤状态的智能辨识，对于目前正在开展的深空与星际探测具有重要意义。为此，本文提出了一种基于分布式光纤传感器的空间充气结构裂纹损伤实时监测技术。借助ANSYS有限元分析方法，数值模拟得到含裂纹损伤的充气结构模型在不同内压载荷作用下的应变响应与分布规律。在此基础上，通过由芳纶编织而成的柔性充气结构表面布置分布式光纤光栅传感网络，实时采集不同位置与程度损伤对应的表面应变分布与变化信息。提取能够表征结构裂纹特征的辨识参量，建立光纤传感器应变响应差值与裂纹损伤长度之间的关系模型，实现裂纹损伤区域定位与损伤长度识别。研究结果表明，本文所提方法具有非视觉测量、实时性好以及多种功能复用等优点，能够为未来空间柔性充气结构服役状态辨识与在轨快速维护提供技术支撑。

摘要:通过自研的低温磨料气射流加工装置进行低温磨料气射流加工聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS)实验研究，分析了加工时间、加工距离、冲蚀角度和磨料粒径对冲蚀率、孔深和孔横截面形貌的影响。结果表明：随着加工时间的增加，冲蚀率先增大后减小，在第1阶段加工过程中，孔深与加工时间大致呈线性关系，增加加工时间还可使孔底部变平整；存在一个最佳加工距离使孔深最大，当加工距离大于最大加工距离时，孔深将随着加工距离的增加而急剧下降，孔的锥度随着加工距离的增大而增大；当冲蚀角度处于30°~60°之间时，冲蚀率最大，随着冲蚀角度的增加，孔的形状逐步由椭圆形变成圆形；存在一个最佳磨料粒径，使冲蚀率和孔深达到最大；当冲蚀角度小于90°时，低温磨料气射流加工PDMS材料去除机理为塑性去除和脆性去除的结合。

摘要:针对二元翼段阵风载荷减缓主动控制系统，研究了数字滤波器群时延对阵风减缓效率的影响。首先建立了气动弹性模型,并将时滞系统转化为等价的无时滞系统。随后设计了阵风发生器、数字滤波器及时滞线性二次型(Linear quadratic,LQ)控制器等组成控制系统。最后对系统进行数值仿真并开展风洞实验加以验证。研究发现，当滤波器群时延量较小时可以改善控制系统性能,提高阵风载荷减缓效率，但随着滤波器群时延量增大，阵风载荷减缓效率降低甚至出现控制器失效的情况。

摘要:基于车辆危险评估机制，设计了一种集成制动和转向的汽车自动紧急避撞控制策略。首先结合车辆安全性和最优换道轨迹，分析了在紧急工况下车辆制动和转向避撞临界纵向距离，然后建立了基于模糊推理的危险评估模型，该模型输出的危险因子反映车辆发生碰撞的危险程度，并以此建立汽车自动紧急避撞控制策略。最后基于PreScan和MATLAB/Simulink的虚拟平台仿真验证该控制策略的有效性。结果表明自车在跟车行驶时，对比基于碰撞时间倒数（TTC^-1）单一全制动无法有效避开障碍物的危险工况，该避撞策略能够通过制动和自主换道来避免车辆发生碰撞，提高了车辆安全性。

摘要:针对在永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor ,PMSM)中安装传感器带来的高成本、体积增大、可靠性降低和易受环境干扰等问题，提出采用迭代容积卡尔曼滤波(Iterative cubature Kalman filter, ICKF)算法来估计电机转速和转子位置，并将其应用于永磁同步电机无传感器控制。首先，建立了PMSM在α-β坐标系下的离散数学模型。其次，在Matlab/Simulink环境下分别建立了基于容积卡尔曼滤波(Cubature Kalman filter,CKF)和ICKF的PMSM转速、电流双闭环的无传感器矢量控制系统仿真模型，并进行了给定转速和加负载两种工况的仿真验证。最后，基于TMS320F28335芯片搭建了硬件实验验证平台。仿真分析与实验结果均表明，迭代容积卡尔曼滤波算法应用于永磁同步电机无传感器控制中抗负载变化干扰性好、电机运行稳定、电机转速和转子位置估计精度高，可满足对电机精确控制要求较高的应用场合，具有重要参考价值和推广意义。

摘要:离心压气机正转逆流是综合动力装置在应急动力模式下避免离心压气机温度过高而不得不采取的措施。为了改善正转逆流时离心压气机的功耗，本文提出了角度大幅可调的扩压器叶片组合，并结合三维数值模拟技术，研究了扩压器叶片安装角大幅调节对离心压气机反向流动的影响。分析表明:扩压器叶片安装角调整对扩压器叶片通道和工作叶轮流动通道的影响很大，调整后流动分离区减少、减弱甚至消除了激波，流动更为顺畅；在气源压力和缝隙面积一定时，流量明显增加，但离心压气机的功耗反而变小。同样的反向气流流量下，调整扩压器叶片安装角能显著降低离心压气机的功耗，从而提高综合动力装置的功率输出。

摘要:对二维复值金兹堡朗道(Ginzburg-Landau，GL)方程提出一个基于时间分裂的高阶紧致交替方向隐式有限差分格式。本文通过时间分裂法将GL方程分裂成一个非线性子问题及两个线性子问题，对非线性子问题以及其中一个线性子问题均通过精确积分进行计算，并对另一线性子问题构造紧致交替方向隐式差分格式进行数值计算。实际计算中，在每一时间步，利用追赶法求解一族常系数三对角线性代数方程组，从而使得算法既具有较高精度又拥有较快的计算速度。数值实验表明该算法在时间和空间方向分别具有二阶和四阶精度，并模拟了方程的一些动力学行为。

摘要:电动飞机为实现彻底的绿色航空提供了一条光明的技术途径，作为电动飞机动力和能量的来源，电推进系统的参数匹配对电动飞机环保、节能和高效起到关键作用。首先，本文对电动轻型飞机电推进系统进行了简要概述，并分析了其组成部分的特点。其次，结合目前电动轻型飞机电推进系统的特点，给出了电推进系统选型与参数匹配的设计过程。然后，根据电推进系统各组成部分的特点，提出了一套电推进系统选型与参数匹配的方法，包括螺旋桨的选型与参数匹配、电动机的选型与参数匹配、控制器的选型与参数匹配、电池组的选型与参数匹配，该方法可以为电推进系统的优化设计提供依据。最后，以RX1E电动轻型飞机为例对此方法进行了验证，匹配结果满足设计要求，说明了此方法的可行性。

摘要:热压罐固化中成型模具的温度分布对复合材料固化质量有显著影响，提高与构件直接接触的模具型面温度均匀性有利于改善内部温度梯度，减小固化变形，提高成型精度。本文以复合材料构件热压罐框架式成型模具为对象，应用有限元方法，分析模具温度的分布，研究模具支撑结构对型板表面温度均匀性的影响。研究表明，支撑板厚度越薄，温度均匀性越好，与进气风口平行方向的支撑板对温度均匀性的影响更为显著，因此可优先考虑增加与进气风口垂直方向支撑板厚度来增加模具刚度。在保持面积不变的前提下，改变散热孔的形状，发现菱形与圆形散热孔具有较强的抗变形能力，而方形散热孔使得型板表面温度分布更加均匀。通过控制散热孔的布局改变风道时，发现T型风道对于改善温度均匀性的效果最佳。

摘要:建立了热防护系统(Thermal protection system,TPS)缝隙气动热分析的计算流体动力学（Computational fluid dynamics,CFD）数值模型，将缝隙热流密度分布情况与平板热流进行了对比，结果表明由于缝隙的存在缝隙上端出现了热流峰值，并且缝隙迎风面热流密度大于背风面热流密度，缝隙热流密度主要集中在缝隙上端与缝隙宽度相当的区域内；采用分析获得的缝隙热流密度建立了缝隙热控分析的有限元传热模型，结果表明缝隙气动热和缝隙类空腔辐射会造成机体表面温度的升高，是造成缝隙热短路现象的原因；最后研究了缝隙几何形状（缝隙宽度、缝隙倒圆角以及缝隙台阶）对缝隙热控性能的影响，分析结果表明随缝隙宽度增加，机体表面最高温度升高。随缝隙倒圆角半径增加，机体表面最高温度降低。随缝隙台阶高度增加，台阶正差时机体表面最高温度升高，台阶逆差时机体表面最高温度降低。

摘要:为了深入开展复杂建筑物及输配电线路的台风风荷载研究，提升复杂建筑物及输配电线路抗台风灾害的能力，拟研制一种回流多风扇主动控制风洞。为了突破回流多风扇主动控制风洞结构设计的关键技术，验证全尺寸风洞能否达到预期指标，研制了回流单动力段主动控制引导风洞。文中主要介绍了该引导风洞的结构设计和主动来流（均匀流场和湍流流场）模拟试验。试验结果表明：该引导风洞的最大风速达到18.2 m/s；正弦脉动流场风速为15.1 m/s（平均速度）±3.8 m/s（振幅）时，最大频率为7 Hz；正弦脉动风场模拟相似度高达94.3%。

摘要:针对基于格心格式求解器的旋翼流场模拟，提出了相应的自适应笛卡尔网格的数据存储结构及自适应算法。给出了相应的单元处理策略，简化了对自适应笛卡尔网格的处理；对于频繁的自适应加密过程中产生的大量重复点，采用了高效的交替数字树算法（Alternating digital tree，ADT）予以删除；对于自适应疏化过程中产生的大量无用点，提出了标记-删除-移动（Mark，delete，move，MDM）算法予以快速地删除，减少了不必要的计算资源消耗。对Caradonna &Tung旋翼在不同悬停状态下进行了模拟验证，对比了压力分布系数与桨尖涡位置。之后对HELISHAPE 7A旋翼在前飞情况下进行了模拟验证，计算值与实验值吻合。此外，求解器对桨尖涡的捕捉效果得到了明显的提高，表明本文方法具有良好的有效性与鲁棒性。

摘要:民机客舱内的气流组织和人体热舒适性受到送风形式、送风温度和风量等多种因素的影响。在现代民机舱室设计中，客舱新风的送风形式很大程度逐渐受限于舱室美学设计方案。本文采用CFD流体仿真技术，结合客舱内饰设计对民机客舱的热环境和舱内人体热舒适性进行研究。本文建立了适用于民机客舱热环境仿真的多目标优化方法，对新型行李箱结构设计下的顶部送风口的位置进行优化分析，优化结果能够明显改善民机客舱内的空气分布和乘客的热舒适性。研究发现新型行李箱结构会使得顶部新风产生贴壁流动的康达效应。康达效应会很大程度上改变顶部新风的流动轨迹，影响新风利用率和乘客的舒适性。

摘要:涡翼互作用现象影响航空运输编队飞行的效益和配对进近的安全。采用数值模拟方法，针对无入射涡影响的后翼以及稳定状态下的入射涡位于后翼3个典型展向位置共4种情况，研究入射涡与后翼的相互作用。对比分析了基于Q准则的三维涡量、不同流向位置的涡量，以及后翼吸力面静压系数、气动参数和滚转力矩系数等。研究结果表明：稳定状态下的入射涡在后翼外侧时，翼尖涡受上洗运动影响；在内侧时，受下洗运动影响。两种情况下，翼尖涡强度均受到抑制。入射涡越靠近后翼翼尖，后翼升力系数、升阻比、滚转力矩系数越大，且在其与后翼翼尖重合时都达到最大值。这一结果可为编队飞行和配对进近的前后机布局提供参考。

摘要:确定飞机结构偶然损伤检查任务和间隔是制定飞机结构维修大纲的关键问题之一。在国内缺乏相关使用数据的前提下，本文将基于粗糙集的案例推理应用于民用飞机MSG-3(Maintenance steering group)分析过程。本文从民用飞机MSG-3分析的需求出发，分析了基于案例推理的MSG-3分析基本过程，讨论了民用飞机MSG-3分析案例库的构建、案例表达、案例检索、匹配、案例修改、维修任务和间隔的确定等关键技术。同时，本文应用粗糙集理论，对MSG-3分析的特征属性进行权重分配，从而避免了人的主观性对案例检索准确性的不良影响。最后通过对某重要结构项目进行偶然损伤实例分析，效果良好。

摘要:机载环控用气液板翅式换热器，热边为循环冷却液，冷边为冲压空气，其换热量与飞行高度、飞行马赫数息息相关。为了确定换热器满足换热量要求的工作条件，提出一种额定换热器工作包线计算方法，对换热器进行参数计算和优化，最终得到符合技术要求的工作包线和换热器结构。选取工作包线上典型工作点，设计真空舱试验，模拟飞行高度和速度，对换热器换热性能进行测试。试验结果显示各工作点换热器换热量与额定换热量相差3.2%，表明工作包线计算方法可行、准确，可为同类换热器优化设计和工作包线计算提供参考。