考虑抖振特性的变弯度机翼设计研究

变弯度技术可以提升大升力系数下机翼的抖振特性,对于提高民航客机的综合性能具有重要意义.构造了光滑、连续、可微的定量描述激波-附面层干扰导致的分离强度演变规律的分离函数,实现了适用于大规模精细化气动外形优化的抖振始发特性评估方法.基于典型的民用客机标模,开展了考虑抖振性能约束的机翼后缘变弯度减阻优化设计研究.结果表明采用后缘变弯度技术,在1.3g抖振点减弱激波以及激波附面层干扰导致的流动分离强度,可以获得1.89%的减阻量.以设计点阻力最小进行优化,设计点机翼后缘能够以更大的逆压梯度进行压力恢复;同时在1.3g抖振状态减小逆压梯度,降低分离强度,从而减弱了抖振性能约束对设计点产生的影响.在俯仰力矩配平条件下,获得接近1%的减阻收益.因此结合分离函数预测抖振特性的气动优化设计方法可以对变弯度机翼进行深入的优化设计,让机翼的变弯度收益具备更为实际的参考价值.     

一种非离子表面活性剂水溶液的管流减阻与流变特性

为开发基于环境友好型的添加剂紊流减阻输水技术,采用气驱流体阻力测试装置对非离子表面活性剂ODMAO（Oleyldimethylamineoxide）稀薄水溶液在5mm圆管内的减阻特性以及采用锥板流变仪对其流变特性进行了实验研究．结果表明,ODMAO水溶液在质量分数为4×10^-4时开始呈现明显减阻,最大减阻率对应的临界雷诺数随质量分数及温度的提高而增大,在直管段最大减阻率可达70％．ODMAO水溶液的剪切粘度在低剪切速率区域表现为牛顿流体特性,在大于某一临界剪切粘度后呈现先切稠后切稀的非牛顿流变特性．这种剪切粘度随剪切速率的依存特性起因于胶束聚合结构随剪切速率的不同演变．剪切应力的松弛测试结果表明,由剪切诱导的流变结构“SIS”（Shear-Induced Structure）的剪切应力松弛特性可用2阶Maxwell模型表述．剪切应力的尾阶松弛时间远小于减阻阳离子表面活性剂,这表明ODMAO水溶液的减阻并不像阳离子表面活性剂那样需要很强的粘弹性．     

Science China Technological Sciences 2023年66卷第3期中文摘要

<正>应用于移动无人系统中电力系统的光伏、温差、电磁发电技术丁宁,王向阳,冼晓扬,蔡烨芸,刘道明,邓方无人系统广泛应用于各个领域,成为日常生活中不可或缺的技术.电力系统是无人系统的命脉,影响无人系统的工作时间和任务复杂度.然而传统的电力系统,如电池和燃料,具有固定的容量.一旦电力耗尽并且无法及时补充时,无人系统将停止工作.因此,越来越多的研究人员开始关注可再生能源发电技术.可再生能源发电技术的原理与优缺点各不相同,在不同无人系统中的应用效果也参差不齐.     

机载三波长激光雷达系统

为适应中高空机载多波长激光雷达对地高分辨三维成像发展需求,实现光谱和水陆一体化探测目的,本文提出了一种三波长线性和单光子复合探测激光雷达系统,采用三波长阵列光束照明结合菲涅尔棱镜圆锥扫描方式,实现机载平台快速对地多波长三维成像.本文从系统工作原理出发,详细介绍了三波长激光光源模块、菲涅尔棱镜光束扫描模块、多波长共轴收发光学系统以及线性和单光子复合探测、采集、数据处理等部分.多波长激光共孔径收发、同步采集、处理、存储,保证了光谱与空间几何数据在空间和时间上的完整性和一致性,进而为多波长数据融合和水陆一体化探测提供数据支撑.为测试和评估机载三波长激光雷达的性能,首先进行了系统静态测试,完成了三波长3.6 km目标静态测距试验;然后进行了地面动态测试,完成了系统软硬件联调试验,成像数据与商业雷达基本一致;最后通过机载飞行试验,完成了城市、工业区、丘陵、水库等区域机载对地三波长三维成像,初步实现了水陆一体化探测和三波长线性与单光子数据在光谱和空间维度上的融合.     

基于仿生智能的无人作战飞机控制技术发展新思路

仿生智能和无人作战飞机均已分别成为国际人工智能和航空航天领域中备受关注的研究热点和前沿性课题.本文在系统阐述仿生智能和无人作战飞机基本概念原理的基础上,结合目前研究现状从基于人工脑的无人作战飞机高智能化自主控制、基于群体智能理论的多无人作战飞机协同控制、基于群智能-Bayesian网络的复杂作战态势评估、基于仿生硬件的无人作战飞机高智能化自主控制、网络环境下基于元启发式智能的多无人作战飞机/无人作战车异构分布协同控制等方面提出了无人作战飞机控制技术的发展新思路,这些思路的实现对极大提高作战任务的有效性及生存概率具有重要意义,同时也为无人作战飞机的智能化、综合化和先进化提供新的突破方向和切实可行的技术途径.     

城市郊区农业可持续发展的创新:生态学与信息技术的结合

针对城市郊区农业与大区域农村农业不同的特点,发展城市郊区农业的前提条件应该包括有利于城市生态系统健康的维护,其目标定位应该包括发展无公害的或“绿色的”可持续农业,其产业特色应该包括能够在大力发展高效和出口创汇农业的过程中全面体现人类的生态智能。城市郊区农业可持椟发展需要知识创新、技术创新和管理创作。知识创新首先是生态学知识创新。城市郊区是城市生态系统中面积上最在的组份,也是功能上最重要的组份之一,它对城市生态系统的生产功能、消费功能和调节功能的影响会愈来愈大。从技术创新的角度来看,传统的植保技术应该扩展,使之容纳植物医学和生态系统健康技术。管理创新的核心问题是使管理适应农业的产业化和市场化。以现代信息技术为基础,搭建农业生产决策支持系统平台和农产品流通电子商务平台。将保证城市郊区农业可持续发展的知识创新、技术创     

双浮移动离船检测平台的研究及应用

通航船舶超吃水问题是影响内河航运安全的主要威胁之一,针对困扰内河航运管理的吃水检测难题,创新开发了国内外首套双浮移动离船检测平台并得到了成功应用.本文介绍了双浮移动离船检测平台的总体布置和主要组成;设计了浮式平台支承下保持姿态平稳的刚柔结合的结构型式;通过水下载荷有限元计算和涡激振动仿真,计算出最优化的横杆截面;经过技术对比,研发了基于多个单波束超声波阵列的吃水检测系统;探索了干扰数据修正和误差补偿的数据处理技术.该检测平台实现了通航船舶吃水深度的精确、高效检测,可对通航船舶吃水情况进行实时监控和管理,航运管理部门一旦收到超吃水预警信息,立刻采取措施限制超吃水船舶的通行,保证了内河航运的安全和通畅.     

民用客机变弯度机翼优化设计

针对民用客机机翼-机身-平尾构型开展了后缘连续变弯度机翼气动优化设计,并探索了在优化设计中添加俯仰力矩配平约束的必要性.采用自由型面变形(free form deformation,FFD)方法对全机构型进行参数化,可实现机翼型面、后缘弯度和平尾偏转角的改变.采用基于RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)方程的离散伴随技术求解气动力系数对设计变量的梯度,并采用序列二次规划算法进行基于梯度的气动优化设计.针对CRM(common research model)构型开展了考虑多约束的气动减阻优化设计,验证了优化设计系统的有效性.在此基础上,针对不同巡航升力系数分别进行了考虑和不考虑全机力矩配平约束的变弯度机翼优化设计.优化结果表明,通过机翼后缘变弯度可以改善机翼展向升力系数分布、减小激波强度;为了获得综合最优的减阻设计结果,必须考虑力矩配平约束.     

航空光电系统瞄准线惯性稳定技术研究

从航空光电系统瞄准线惯性稳定的内涵和应用需求入手,以典型惯性稳定平台控制系统为例,围绕伺服元件/电路噪声、结构特性和动态环境三个方面,归纳总结了影响惯性稳定性能的主要因素.着重分析了控制回路特性参数、控制器以及结构特性对瞄准线惯性稳定性能的影响,指导惯性稳定平台结构与控制系统设计.为满足航空光电系统远程探测的需求,克服内部光学元件相对位移或变形引起的瞄准线抖动,在惯性稳定平台基础上引入基于参考光的高精度瞄准线惯性稳定技术,并开展了相关分析与实验工作,最后对瞄准线惯性稳定技术的发展提出了几点建议.     

双边市场视角下创新驿站运行初期的价格策略研究

创新驿站对我国经济的发展和圆力的增强有着重要的意义,但是基于该平台的定价策略的缺失已经阻碍了其进一步的快速发展。本文结合我国创新驿站处于运行初期的特征,运用新型产业组织形式理论——双边市场理论,构建了平台两端市场规模最大化的模型,对我国创新驿站运行初期的定价策略进行了研究。研究结果表明：创新驿站初期收取的价格受到客户加入平台的初始效用、各行业的转化水平、平台吸引双方加入的成本、交叉网络外部性和政府在运行初期投入的影响。对创新驿站定价的研究有利于创新驿站的高效运行,同时为政府制定相关产业政策提供经济学的理论支撑和指导。     

基于河流阻力规律的砂砾质河型分类方法研究

河流形态特征的变化规律是人类认识与改造河流的主要课题.河流系统分布广泛,与人类活动密切相关,了解其类型特点是河流研究中的重要内容.水流在其行进过程中遵守阻力规律,由于周围环境的不同,其宏观表现形式也多种多样.河流的阻力规律决定于其形态特征,同时河流形态特征也反映其阻力规律.本文考虑影响河流水力损失的多种因素,引入无量纲的河流形态参数,得到自然河流的阻力规律表达式.由该阻力规律出发,得到河流形态参数的表达式,并将其作为河型分类标准.本文还加入了地貌因素的影响,应用得到的表达式细致划分了河流类型.研究结果表明,该分类方法计算简单,对于砂砾质河流应用效果较好.     

平台化战略下企业与用户协同创新演化博弈分析——基于网络能力与吸收能力视角

随着互联网的发展普及,企业逐渐倾向平台化,与用户的协同创新成为企业降低创新风险的重要途径。由于信息不对称、投机主义等因素,企业与用户的协同创新中存在演化博弈的特点。本文在平台化战略下,基于网络能力和吸收能力的视角,提出企业与用户协同创新的匹配机制,构建企业与用户协同创新的演化博弈模型,得出稳定策略(ESS)和演化路径,并从减小协同成本、提高额外收益、降低投机收益和增大知识转化系数四个方面给出策略建议,以期为提高双方协同创新的效率提供参考。     

基于传递像机摄像测量的不稳定平台的静态基准转换方法

针对摄影/摄像测量或其他测量领域中测量平台不稳定会给测量结果带来较大误差,甚至不可用的问题,本文提出了基于传递像机的不稳定测量平台向静态基准转换的概念和方法.在不稳定平台上安装传递像机,实时拍摄静态基准上的参考标志物;或者在静态基准上安装传递像机,实时拍摄不稳定平台上的参考标志物,进而解算出不稳定平台相对于静态基准的三维运动,并据此对观测结果进行误差修正,消除平台运动的影响.该方法使摄像测量在不稳定平台上也能高精度进行动态测量,有效拓展了摄像测量的一类重要应用范围.实验验证和数值仿真分析证实了本方法的有效性和实用性.     

镐形截齿截割不同硬质岩石的随机载荷模拟

在假设截齿的截割阻力和牵引阻力服从Gamma分布、侧向力服从正态分布并考虑其相关性的条件下,运用随机过程理论通过MATLAB编程对其进行计算机模拟。结果表明,三向力随谱氏系数_厂呈剧增趋势;牵引阻力是栽荷最大峰值的最大分力。通过模拟,可单独研究某一参数对截齿截割性能的影响,从而部分地替代实验和工程实测,节省大量的实验费用。     

基于H-J-C本构模型的掘进机截齿破岩过程的数值模拟

针对掘进机实际外负载难以获取及其载荷特性难以正确把握的现状,提出了利用接触动力学、岩石力学和有限元法等理论和方法构建在显示动力学分析程序LS-DYNA环境下基于H-J-C本构模型的截齿与岩石的接触动力学模型数值模拟平台;利用该平台对掘进机镐形截齿的横摆破岩过程进行了数值模拟,得到了截齿受到的三向阻力曲线;通过载荷特性分析,验证了所得载荷曲线的准确性,并获得了某工况下截齿载荷的主要频率结构;分析了截齿的碎岩机理,发现岩石的破碎是与截齿直接接触的岩石的拉压应力和其周边的剪切应力集中综合作用的结果.     

可信计算平台测评理论与关键技术研究

可信计算已经成为国际信息安全领域的新热潮,可信计算平台产品开始走向应用.对于信息安全产品,不经过测评用户是无法放心应用的.本文围绕可信计算平台的测评问题,从建立适合测试的可信计算平台形式化模型入手,建立了一种基于SPA的信任链数学模型,并给出了其复合特性的分析验证方法,通过分析发现远程证明过程存在对可信系统发生安全性危害的潜在因素.针对可信软件栈,研究了其测试用例自动化生成问题,提出一种改进的随机测试用例生产方法,提高了测试用例的质量.最后给出了一种可信计算平台测试原型系统及相关实际测试数据.测试结果表明,该方法发现了现有TCG可信计算平台在设计体系上存在着一些缺陷,同时也发现了若干现有可信计算平台产品存在的缺陷,为可信计算平台技术及产品的改进和发展提供了依据.     

地面机械脱附减阻仿生研究进展

机械仿生的理论研究具有重要的科学意义，仿生机械的研发在工程技术领域中有重要的应用价值。自然界的生物，在优胜劣汰的进化过程中，为了生存，必须造就适应环境、延续生命的本领。本文从地面机械脱附减阻的研究现状着手，结合吉林大学多年来在这一领域系列性的研究成果，介绍了土壤动物脱附减阻的基本原理，进而阐述了形态仿生、柔性仿生、电渗仿生、构形仿生，以及多元耦合（协同）仿生的原理与技术。最后介绍了工程仿生的应用研究，并指出这些理论具有广阔的发展前景。     

神舟七号飞船出舱活动气闸舱的研制

我国研制成功的第一个出舱活动气闸舱——神舟七号飞船气闸舱,在充分利用现有的技术基础上,对飞船原有轨道舱从系统方案、总体布局、热控制、泄复压、舱外航天服舱载支持、话音通信、人机工效等方面进行了重新设计,既可作为2人出舱活动气闸舱,又可兼作3人的生活舱.经过了全面的地面试验验证后,圆满完成了出舱活动飞行试验,突破了气闸舱关键技术.神舟七号飞船气闸舱在技术上有重大创新,使我国成为世界上第三个独立掌握空间出舱活动技术的国家,其综合技术达到国际先进水平.     

时空上下文融合的无人艇海面目标跟踪

视觉感知作为无人艇环境感知的重要组成部分,为无人艇智能控制提供十分重要的外界信息.准确、鲁棒且实时的海面目标跟踪算法可以有效提升无人艇的智能化水平.海面目标跟踪面临着几个独特的挑战:目标尺度变化极大、目标视角变化极大、目标抖动剧烈.为了解决上述海面目标跟踪任务中面临的三个难点,本文提出了一种时空上下文融合的目标跟踪算法,该算法结合了深度网络多尺度检测的图像空间上下文信息和相关滤波跟踪的视频时间上下文信息,实现了实时、精确且鲁棒的目标跟踪效果.最后,以无人艇在东海、南海实际作业场景中采集的图像数据作为跟踪算法的测试集,验证了该跟踪算法的有效性.     

类阿基米德原理下方形墩柱绕流阻力与尾涡区之间的关系试验研究

墩柱所受绕流阻力一直以来是流体力学所关注的焦点问题,具有重要的意义.方形作为墩柱结构的一种重要截面形式,在实际工程中得到广泛应用.本文类比阿基米德原理对方形墩柱所受绕流阻力进行分析,旨在探究方形墩柱绕流阻力形成机理及其与尾涡区之间的关系.试验基于压力传感器和粒子图像测速技术(PIV)分别对方形墩柱所受压强与周围水流结构进行测量,并对不同雷诺数下(2500≤Re≤20000)方形墩柱附近水流特性、绕流阻力与尾涡区之间的关系进行详细分析.根据实测数据,对墩后尾涡区时均相对体积、无量纲时均绕流阻力和无量纲化新型绕流阻力公式时均关系系数随Re的变化进行公式拟合,相关性均较好,并发现三者分别与Re之间存在较好的二次函数关系;对绕流阻力随尾涡区体积变化分别进行线性和二次函数拟合,发现吻合度均较好,在现实较大水流条件下,推荐采用线性拟合公式.