摘要:低空飞行器是国家安全与低空经济的核心载体，而高性能结构件是低空飞行器的关键承力部件，其高性能、轻量化、低成本、大规模快捷制造一直是行业的难点与痛点。针对上述问题，本文论述了高性能纤维增强复合材料结构件的设计与制造关键技术，重点剖析了结构件，尤其是异形结构件设计理论匮乏、制造成本高昂及生产效率低下等难题，探讨了数字化仿真与正向设计在精确设计中的应用。深入阐述了结构件预制体成形、液体成形、精密机加工及复合工艺等，提出了全流程自动化制造的堵点、卡点解决方案。指明了基于具身智能与柔性制造的自动化生产线是突破成本瓶颈、实现快捷制造的必然路径，旨在为我国低空飞行器结构件的高性能、轻量化、低成本、大规模快捷制造提供理论依据与技术支撑。

摘要:直升机起落架作为保障飞行安全与任务适应性的关键系统，其技术革新始终围绕总体设计、先进材料与制造工艺、核心能力提升及运维保障能力建设等方面开展。本文首先概述了直升机起落架通过多物理相匹配协同实现功能与性能强化设计，以及起落架地面动力学技术发展由被动应对到主动防控的逻辑转变。然后综述了起落架新技术的应用与发展现状：自适应起落架构型从控制系统和结构创新两个层面实现复杂地形智能起降，组合式及跪式构型表明起落架不再局限于单一形态；新材料突破传统材料瓶颈，实现结构功能一体化设计和轻量化设计；健康监测技术依托传感器网络初步形成状态感知能力，但故障机理模型仍待融合多源数据提升诊断精度。最后总结了直升机起落架技术发展现状，并展望了未来发展方向。

摘要:为探索提升低桨尖速度旋翼升力的可能性，建立旋翼性能计算模型，由UH-60A直升机飞行试验数据验证了模型正确性，进一步研究格尼襟翼对低桨尖速度旋翼悬停及前飞性能的影响。结果表明：悬停时，格尼襟翼可提升低桨尖速度旋翼拉力，但伴随功率增加，拉力系数提升可达12.00%，对应功率系数增加7.98%。在大拉力状态，格尼襟翼可使旋翼在较低总距下维持与原基准旋翼相同的拉力，悬停效率显著提升18.55%。前飞100 km/h时，格尼襟翼拉力系数提升11.30%，但功率代价更高，对应功率系数增加18.64%。格尼襟翼可增大升阻比，升阻比提升可达28.77%。对于低桨尖速度旋翼，拉力一定时，格尼襟翼可减小迎角（Angle of attack， AoA），增大升阻比，提升大拉力状态的旋翼气动性能。

摘要:半倾转构型是电驱动垂直起降飞行器（Electric vertical take-off and landing， eVTOL）的一种常用构型，因此需要对其总体参数设计规律、总体参数优化方法以及过渡飞行功率特性进行研究。首先，提出了一种使用纵向配平框架的半倾转构型性能算法，采用升力旋翼和平尾融合算法解决操纵冗余问题。然后，通过试验数据对比，验证了算法的精度。接下来，使用该性能算法并结合重量模型，分析了各项总体参数、电池能量密度的变化对空机重量、重量效率的影响，并针对特定需求得到了一套满足要求的总体参数。最后，使用半倾转构型性能算法对过渡状态下的功率、迎角、加速度进行扫描，通过分析计算结果，定性选择过渡路径，并通过优化加速度降低过渡过程的能量消耗，得到了过渡过程中剩余功率的变化趋势，为半倾转构型eVTOL的设计与工程研制提供了可参考的研究思路。

摘要:在考虑舰船艉流、大气紊流、舰船运动以及旋翼与甲板的地面效应对直升机动态着舰过程的操纵量和姿态影响基础上，本文提出了一种直升机动态着舰仿真方法。首先，建立了考虑舰船艉流与大气紊流影响的直升机动力学模型，并验证了其准确性。其次，基于微分平坦原理，将直升机动态着舰过程转换为轨迹生成问题，得到时间最优的直升机动态着舰轨迹。再次，设计了基于非线性动态逆的直升机动态着舰控制律，该控制律基于两层递进式的控制架构，结合了非线性动态逆解耦效果好、响应迅速的优势，与轨迹生成路径平滑且易于跟踪的特点。最后，以UH-60直升机和SFS2护卫舰为例进行动态着舰仿真，对比了有无风场两种情况下的仿真结果。结果表明：本文采用的轨迹生成方法能够快速更新，满足直升机动态着舰的实时性要求；设计的控制律能够有效控制误差，抵抗风场干扰；提出的直升机动态着舰方法能有效捕捉舰船艉流对直升机模型的影响，并有效模拟直升机动态着舰过程中的直升机操纵量和运动的时间历程。

摘要:针对共轴直升机高速前飞时振动载荷较大的问题，本文研究了对共轴双旋翼施加高阶谐波控制（High-order harmonic control， HHC）进行减振主动控制。文中创新性地将经典中等变形梁桨叶结构动力学模型、含自由尾迹的旋翼非定常气动模型以及HHC主动控制模型深度耦合，建立了适用于共轴双旋翼的高阶谐波主动控制气弹综合分析模型。以XH-59A共轴双旋翼为分析对象，在模型验证有效的基础上，开展了上、下旋翼总距高阶谐波控制的幅值、相位等参数对桨毂垂向振动载荷的影响性分析。研究表明：共轴双旋翼桨毂减振效果随高阶谐波控制幅值增加呈先增大后减小规律，即在合适的幅值或相位下，高阶谐波控制能有效抑制桨毂垂向振动载荷；3阶和6阶谐波均可大幅降低相同阶次的桨毂垂向振动，最大降幅能达到90%，但对其他阶次的桨毂垂向振动影响有限。

摘要:圆柱滚子轴承高速运转过程中，滚子与滚道的接触线和轴承旋转轴线之间存在一定的偏摆角度，这种滚子偏摆现象会使滚子与内外圈的接触线出现承载应力分布不均匀的问题，从而加剧滚子的局部磨损。本文针对目前滚子轴承滚子偏摆规律研究不足、滚子偏摆表征方法不明确等问题，以某航空圆柱滚子轴承为研究对象，基于显式动力学理论，采用LS-PREPOST建立仿真网格模型，通过ANSYS/LS-DYNA进行求解计算。在考虑轴承转速、载荷和保持架兜孔间隙下，开展了圆柱滚子轴承显式动力学有限元仿真分析。提出了一种滚子偏摆数据跟踪提取的方法，并通过试验测试验证了仿真的可行性。仿真结果表明：圆柱滚子偏摆角受径向载荷和轴承转速影响较大。随着载荷和转速的增加，滚子偏摆角度平均值和最大值均减小并且波动幅值呈现降低趋势。载荷由2 446 N增加到5 118 N时，滚子偏摆平均值减小了25.7%，最大值减小了18.3%。转速由5 225 r/min增加到20 900 r/min时，滚子偏摆平均值减小了21.06%，最大值减小了19.1%。相比于载荷和转速，保持架兜孔间隙对滚子偏摆具有显著影响。当兜孔间隙小于0.12 mm时，滚子运动空间受限导致滚子和保持架之间的碰撞变得剧烈，滚子出现剧烈偏摆波动；当兜孔间隙大于0.12 mm时，圆柱滚子偏摆最大值和平均值均增大，这种情况下会增大滚动轴承的振动。针对本文研究对象，选取轴承兜孔间隙在0.12 mm左右有利于降低滚子偏摆角度均值、最大值和波动幅值。

摘要:为提高直升机传动系统设计的可靠性，开展了某型直升机尾减速器机匣的疲劳寿命评估流程和方法研究。根据关重件疲劳寿命评估的流程，采用四参数疲劳寿命评估方法，研究了材料、构件的平均S-N曲线参数，以及基于缩减系数法的构件安全S-N曲线参数，并通过线性累积损伤法则给出了疲劳寿命的计算方法。根据尾减速器机匣全尺寸疲劳试验结果和实测载荷谱，以及尾减速器机匣应力的数值仿真分析，依据安全S-N曲线和Miner法则进行了尾减速器机匣寿命的评估。研究结果表明：尾减速器机匣关键部位均达到无限寿命设计要求。其中，尾减速器机匣部位2的疲劳动态应变值和安全疲劳极限较大。

摘要:由于倾转旋翼机在飞行包线内需要进行直升机、过渡和固定翼3种模式的构型切换，不同构型下其动态特性存在较大差异，需针对不同构型设计控制律以保证在3种模式下均具有良好的控制效果。针对此问题建立了考虑质心移动的倾转旋翼机六自由度非线性模型，设计了结构形式一体化控制律，并针对过渡模式设计了归一化的权重系数。以纵向通道为例，数学仿真结果表明所设计的一体化控制律在3种模式下均达到了满意的控制精度，并且在模型不确定以及控制律参数偏移情况下均具有良好的鲁棒性。

摘要:为量化战斗机总体布置设计过程并构造决策模型，提出了针对总体布置的边界设计与聚类分析方法。首先，提出了边界波动风险指标，通过将边界波动风险指标调整为非负，实现从初始舱位定义到细化舱位定义的更新。同时，根据边界波动风险由高到低的排序，可以筛选出p截强边界，定义了使用p截强边界构造p截强区域的方法。p截强区域可作为总体布置聚类过程中的类。然后，针对聚类分析的实现，提出了针对总体布置的基于朴素贝叶斯的聚类（Naive-Bayes-based clustering， NBC）方法和基于模糊层次分析法的聚类（Fuzzy analytic hierarchy process-based clustering， FAHPC）方法。NBC方法通过对设备进行特征识别，将各个特征进行编码后应用朴素贝叶斯分类器实现分类。FAHPC方法首先构造总体布置的指标体系，使用专家评分法确定各个指标相对于评语集的隶属度，然后使用模糊层次分析法确定准则层和指标层的权重，最后以归一化的综合评分结果作为隶属度来确定分类结果。工程算例验证了所提方法的可行性和实用性。

摘要:航空低速重载自润滑关节轴承作为起落架收放系统的核心运动部件，其动态性能与磨损特性直接决定了机构的可靠性。为检验关节轴承在某型起落架收放机构作动筒上的综合性能，本文建立了含间隙的收放机构动力学参数化模型及关节磨损模型，通过数值仿真预测衬垫磨损深度。然后开展关节轴承随起落架收放台架试验，并设计专用试验台架测试其空载启动力矩、衬垫磨损量及重载下摩擦力矩等关键性能参数。研究结果表明：所构建的磨损模型预测精度达95%以上；关节轴承在实际载荷谱作用下展现出良好的服役性能，在12 500次收放循环中均未出现异常磨损或卡滞现象，能够满足起落架收放机构的严苛使用要求。

摘要:随着风力发电机装机容量的快速增长，风机叶片正朝着更大、更柔性的方向发展，因此体现出了更多潜在的结构问题，尤其是叶片颤振或失速等气动弹性问题。风机叶片结构损坏会导致重大经济损失，而颤振问题比一般结构振动更具破坏性，因此在叶片设计过程中必须慎重考虑。本文提出了一种用于叶片经典颤振分析的时域耦合求解方法，克服了传统频域方法对线性假设的依赖，可应用于非线性复杂叶片模型。该方法将改进的叶素动量（Blade element momentum， BEM）理论、Theodorsen非定常气动理论与计算结构动力学（Computational structural dynamics， CSD）相结合，为工程应用中的快速经典颤振预测提供了新工具。研究发现，该方法能以较低的计算成本提供可接受的计算精度。作为应用案例，本文采用所开发方法对NREL 5 MW风力机叶片的经典颤振特性进行了分析和讨论，并将结果与其他研究对比验证了本文方法的可靠性。此外，文中还讨论了不同研究项目中各种模型假设对结果的影响。

摘要:针对航空发动机孔探图像叶片损伤方向任意且细长损伤易引入过多背景干扰、导致定位精度下降的问题，本文提出一种基于改进You only look once version 8（YOLOv8）的旋转目标检测模型BD-YOLO。首先，设计融合跨阶段连接（Cross stage partial，CSP）与密集连接扩张卷积模块（Receptive field enhancement module，RFEM）的小目标检测跨阶段局部感受野增强模块（Cross stage partial receptive field enhancement module，CSRFEM），增强对细小损伤的特征提取能力。其次，在颈部网络引入改进的双向特征金字塔网络SimBiFPN，实现多尺度特征的高效融合。最后，在头部网络增设专用小目标检测头，提升小尺寸损伤的识别精度。实验结果表明，BD-YOLO的平均精度均值（Mean average precision，mAP）50、mAP75和mAP50~95分别达到98.6%、84.3%和63.3%，检测速度为34帧/s，能够实现叶片损伤的高精度实时检测。

摘要:飞机飞行过程中可能遭遇不同的覆冰情况，为研究不同覆冰情况对压电除冰系统除冰效果的影响，采用有限元仿真与冷环境除冰实验相结合的方式，在超声频段内开展除冰频率、振源压电器件的材料选型，以及覆冰情况（结冰区域、分割形式、厚度）等参数变化对结构表面压电除冰效果的影响研究。结果表明：在本文压电陶瓷布局方式下，20.4 kHz激励频率具有最佳除冰效果，在90 s内能够完全除去结构表面覆冰；不同压电材料的除冰效果随振源压电材料的压电系数的增大而增强；改变不同的覆冰情况可以得出增加冰分割块数、改变覆冰面积（沿长度方向增大或沿宽度方向减小）以及减小结冰厚度都会使覆冰界面剪应力值增大，除冰频率也会随之偏移。

摘要:为预防机翼结冰引起的飞行事故需要在飞机表面安装结冰探测器，结冰探测器的安装位置对其能否有效工作十分重要。本文建立了综合考虑水滴遮蔽区和临界温度的结冰探测器安装位置研究方法，针对某机型开展了机头表面水滴及空气流场进行CFD数值模拟，研究了机头表面水滴遮蔽区高度以及临界温度，并综合考虑以上因素分析结冰探测器安装位置。结果表明：水滴遮蔽区高度分布沿机头轴向向远离机头方向逐渐增大，在机头前端上表面水滴遮蔽区高度较低，结冰探测器探头更易伸出水滴遮蔽区。机头临界温度普遍分布在-8.5~-6 ℃，在机头前端由于受到气流冲击的影响临界温度较低且变化明显，在机头中后部临界温度较高且变化较小，撞击水滴更易结冰。综合考虑水滴遮蔽区高度和临界温度的影响，针对该型号机头确定了其表面结冰探测器最佳安装位置横坐标X范围在6.0~10.5 m，纵坐标Y在-2.9~2.2 m。

摘要:针对制造车间多边缘任务卸载过程中存在的资源分配不均、计算效率低下等问题，提出了一种基于动态协作粒子群优化（Dynamic collaborative particle swarm optimization， DCPSO）的多边缘任务卸载优化方法。首先，为提高初始解的质量以提升整体优化效率，设计了一种结合随机采样与适应度引导的贪心机制的混合初始化策略，实现解的多样性与质量的平衡。然后，为了增强算法在复杂空间中的探索能力，构建了一种动态子群协作更新机制，通过动态子群划分与自适应粒子更新，显著提升了收敛速度与子代解的质量。最后，进一步引入变异机制增强算法的局部搜索能力，提升算法跳出局部最优的能力。实验结果表明，与5种基线算法相比，DCPSO算法在收敛性、稳定性和敏感性方面均表现出显著优势。

摘要:为解决现有航迹优化研究中在空域效率与环境效益协同优化方面存在的模型耦合不足、缺乏动态响应机制以及多污染物协同减排考虑不完善等问题，提出一种基于空域复杂度的动态航迹调整方法及污染物排放协同优化方法。首先，构建一个时空交互驱动的空中交通复杂度计算模型。其次，整合SAGE（System for assessing aviation’s global emissions）模型和改进指标模型，建立巡航阶段的多污染物排放计算体系，并设计一种改进的模拟退火遗传算法（Simulated annealing genetic algorithm， SAGA）。基于2023年6月某日数据的模拟实验表明，在不考虑空域限制及其他约束的理想情况下，通过调整26.18%的飞行高度，所提出的方法将NOX，CO，CO2，SO2和HC的排放量分别减少0.75%、0.14%、0.47%、0.48%和0.33%，并且每个时段的平均复杂度平均降低了19.82%。全天的总体平均复杂度也得以下降。该方法通过高度层的动态调整实现多目标协同，在保证飞行安全的同时显著提升了环境效益，为空中交通管制系统的绿色转型提供了技术支持。

摘要:针对目前复飞模式所带来的突出的噪声影响与燃油消耗问题，选取天津滨海国际机场双跑道独立平行仪表进近模式作为研究场景，通过结合现有基于性能的导航（Performance-based navigation， PBN）程序及飞机性能参数，在保障运行安全与绿色发展的条件下开展程序优化研究。首先，基于前文优化后的PBN进近程序重新设定复飞参数。其次，采用改进的ARS（Aircraft reinjection system）智能方法对现有复飞程序进行优化，期间考虑复杂的飞机序列与运行速度变化等情况，以规划三维Dubins路径作为新复飞程序。最后，从噪声、油耗、安全间隔的多维评估角度，对新程序的优化效果进行评估和验证。结果表明，新程序在保障飞行安全的前提下，可最大限度降低复飞阶段的噪声影响与燃油消耗，提升运行效率；对比优化前后的噪声影响范围、燃油消耗、运行距离及时间，优化效果显著，且优化后程序符合运行安全标准。

摘要:针对无人机集群定位精度要求高的问题，提出了一种基于凸差分（Difference-of-convex， DC ）的无人机分簇融合协同定位算法。首先建立了基于位置信息的协同定位数学模型，然后按照凸优化算法结构，将非凸约束转化为差分形式目标函数，提升位置信息解的精度。接着为优化迭代过程利用多维尺度分析（Multi-dimensional scaling， MDS）方法提供初始位置估计，并将初始化过程加入每轮簇内定位过程。进而分析带有测距误差情况下的定位算法，利用最大似然估计改写目标函数，减小定位误差完成位置估计。随后提出了分簇融合方法，借助公共结点和Procrustes分析算法实现全局定位。通过仿真实验测量算法定位误差，与常见定位算法进行比较验证算法有效性。结果表明，所提出的算法具有定位精度高、适合多无人机网络的特点，能有效提高无人机集群定位性能。

摘要:大型挠性航天器所携带的挠性附件在空间环境中容易产生低频振动，通过结构耦合对航天器姿态稳定性产生影响。本文提出将加速度信号映射至模态空间进行模态辨识的方法，并使用基于辨识结果与粒子群优化（Particle swarm optimization ，PSO）的模糊自适应控制方法用于低频挠性航天器的振动抑制。最后，通过仿真实验表明，所提辨识方法可有效降低模态混叠给辨识带来的影响，辨识误差均在2%以内；控制方法能够大幅削减模态振动，第一阶模态振动幅度衰减达70%，第二阶模态振动幅度衰减达50%，且系统调节的响应速度提升65%。

摘要:3D人体网格恢复（Human mesh recovery，HMR）在虚拟现实、增强现实、自动驾驶和运动科学等领域具有广泛应用前景。然而，现有方法面临着3D模型与2D关键点无法精确对齐的问题，且在恢复过程中常忽视人体固有的对称性和比例约束，导致恢复的3D人体网格模型不符合人体基本特征。本文提出了一种基于姿态约束的人体网格细化（Pose-constrained human mesh refinement，PC-HMR）算法，通过多维约束融合策略优化形状参数和姿态参数。在形状参数优化方面，引入人体对称性特征和骨骼比例约束；在姿态参数优化方面，设计了一种多算法融合的姿态约束建模框架，通过系统性整合多种互补算法来替代传统的乘法路径选择机制。为了评估本文方法的有效性，在3DPW和Human3.6M两个标准数据集上进行了实验。实验结果表明，相比现有最优方法，PC-HMR综合性能更优。消融实验进一步验证了各模块对算法性能的影响。

摘要:针对不同视图间存在质量差异、边界样本处理困难及局部语义结构不一致等问题，本文提出了一种基于双通道粒计算的深度多视图聚类方法。通过双通道特征融合模块，利用全局平均池化通道与全局最大池化通道分别获取视图的整体语义与显著判别特征，并融合生成增强特征。同时引入双通道对比学习策略，分别在样本级特征空间和局部模糊粒球结构进行对比学习，模糊粒球级对比学习分为粒球内部模糊粒球对比学习和跨视图模糊粒球对比学习，前者在优化聚类边界的同时使得粒球内部正样本更加靠近，后者可以确保不同视图学习到一致的粒球结构。此外，本文引入了视图自适应注意力权重分配机制，提升高质量视图在聚类中的主导作用。在8个公开的多视图数据集上验证了本文方法的有效性。结果表明，本方法和现有的MFLVC，SCMVC等多视图聚类方法相比，提高了聚类的准确性。