航空宇航

• 基于深度学习的双转子航空发动机系统振动溯源方法研究

  汪才;

  为实现双转子航空发动机系统振动溯源，提出一种基于残差神经网络ResNet34的振动信号快速分类方法。搭建双转子航空发动机系统多源激励模拟实验台，通过激振器在双转子航空发动机系统实验台的三个轴承座施加不同频率的正弦激励，在模拟外机匣获得振动响应信号数据集，对数据集进行训练获得权文件，实现振动信号的快速分类与振动溯源。实验结果表明：模型最终迭代50次的训练平均准确率为97.49%，平均损失降低至4.94%，权文件对测试集振动信号分类及溯源准确率达98.75%，实现了双转子航空发动机系统振动快速溯源，对双转子航空发动机系统排故具有重要借鉴意义。

  2025年03期 v.43;No.195 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 2223K]
  

• 航空发动机侧风进气流场研究

  杨树楷;黄敬杰;王金光;唐宇峰;张翔;

  为评估不同风向、风速条件下，发动机稳定工作裕度，需对发动机进行侧风实验，以获得发动机在侧风条件下的工作状态,并为飞机侧风条件下的安全航行提供依据。采用三维定常流体数值仿真技术，对露天台侧风试验状态发动机进气流场进行数值模拟分析，得到进口畸变流场及外场风向风速、发动机进气的情况，辅助评估试验效果，为侧风试验的实施提供依据与保障。数值计算结果表明：风源产生的侧风能够覆盖发动机进口，能够模拟发动机侧风环境下的进气流场，将露天台侧风试验数值仿真结果与实际试验测得关键参数进行对比，符合性较好，发动机进口稳态总压畸变指数与实际试验状态变化趋势一致。

  2025年03期 v.43;No.195 7-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 2016K]
  

• 粉末燃料引气输送特性的数值模拟研究

  任冠龙;黄利文;孙海俊;沈文;蔡运臻;刘荣谦;

  粉末燃料的气动输送是航空航天推进系统的关键供应机制。为加强该技术在航空动力中的应用，应对微型航空发动机加力燃烧室粉末燃料输送方面的挑战，提出一种基于引射效应的粉末引气输送方案，基于计算粒子流体动力学方法，开展不同引气位置和进气流量对粉末燃料输运特性的数值模拟研究。研究结果表明：将粉末储箱置于文丘管下方的引气方案能够有效避免粉末溢流至喷管入口管道和气体初始动能损失问题，同时提高粉末流化性能。当进气流量小于0.1 kg/s时，粉末出口质量流量随进气流量增大而增大，但波动稳定性变差；当超过0.1 kg/s时，过大的进气流量会导致粉末输出流量的降低。其中，进气流量为0.05 kg/s时的边界条件更有利于实现粉末的稳定输送。

  2025年03期 v.43;No.195 14-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1791K]
  

• 固体火箭发动机数据增强效果评估方法

  娄碧轩;于鹏程;崔研;杨慧欣;

  由于固体火箭发动机地面实验成本高、数据采集困难，导致实验数据不足，难以满足技术创新验证的需求问题，提出了一种基于时间扭曲的数据增强方法，通过对固体火箭发动机推力时间数据进行增强，生成更多伪样本数据，以增加数据集的多样性。通过可视化和数值结果相结合的方法，对比增强前后的包络曲线和t-SNE数据分布图，直观地展示了生成伪样本的质量；使用平均绝对误差（MAE）、均方误差（MSE）、平均绝对百分比误差（MAPE）、欧几里得距离、余弦相似性和决定系数等，来定量评估数据增强生成伪样本的效果，其中MAE、MSE、MAPE误差值均小于0.05，欧几里得距离小于1.5，余弦相似性小于0.001，决定系数均为1，表明时间扭曲方法可以有效扩充现有数据集，生成质量较高的伪样本。

  2025年03期 v.43;No.195 23-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1222K]
  

• 基于二维云模型的无人机自主能力评价

  闫琼;张泽宇;张宏博;

  为精准可视化呈现无人机的自主能力等级，提出一种基于云模型的无人机自主能力评价方法。首先建立无人机自主能力评价指标体系；接着采用序关系分析法和熵权法分别确定主客观权重，运用博弈论确定最优线性组合权重系数，得到各指标的综合权重；然后采用黄金分割法将无人机自主能力划分为五个等级，从无人机系统性能和任务完成情况两个维度构建无人机自主能力评价云模型；最后对某公司M型无人机进行算例研究，得到该无人机的自主能力为良好，并运用云图直观呈现评价结论。研究结果表明：该云模型能够有效处理无人机自主能力评价信息的模糊性和随机性，符合决策场景，为无人机的自主能力评价提供有效参考。

  2025年03期 v.43;No.195 29-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1425K]
  

• 水滴撞击低温移动表面的结冰形貌实验

  朱志冰;孙小静;王菲;杨帅;

  通过实验方法记录水滴撞击低温移动表面的流动和结冰过程，分析不同撞击条件对流动和结冰特性的影响。实验发现，水滴完全凝固后呈现两种不同的结冰形貌，并且两种形貌的分布规律可以用水滴撞击和表面移动韦伯数来表征。在移动方向上，表面移动可以增大液膜的最大铺展长度和对应的铺展时间。垂直于移动方向上液膜的最大铺展长度仅与水滴的撞击韦伯数有关，表面移动韦伯数和表面温度的影响有限。此外，基于实验数据和理论分析，提出两个方向液膜的最大铺展与水滴撞击和表面移动韦伯数的关联式。

  2025年03期 v.43;No.195 40-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1572K]
  

能源与材料

• 工艺参数对铝合金薄壁筒形件错距旋压成形质量的影响

  宫雪;周帅;郭萌萌;孙鑫;刘亚莉;卢瑞祥;魏振东;

  薄壁筒形件在航空航天领域有着广泛的应用，错距旋压成形可以改善大直径筒形件常出现的胀径等缺陷，提高工件的精度。采取ABAQUS有限元模拟软件分析了错距量、旋轮进给速度、芯模旋转速度、减薄率等工艺参数对6061铝合金筒形件错距旋压成形质量的影响。研究结果表明，过大的错距量会使各旋轮之间受力不均，在筒体的末端产生应力集中区域，导致筒体壁厚分布不均匀、成形性差；芯轴转速的增加使变形区由点接触变为近似环形接触，从而使材料变形更加充分；进给速度的提高使材料在旋压过程中获得芯模形状的能力更高，但过大的进给速度会导致成形后产品壁厚不均匀性增加。室温下单道次错距旋压6061铝合金薄壁筒体的最佳工艺参数为：30%减薄率，2.5 mm旋轮错距量，180 r/min芯模转速，120 mm/min旋轮进给速度。

  2025年03期 v.43;No.195 46-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1827K]
  

• 3D打印复合材料新型夹芯结构弯曲性能与数值模拟分析

  贾彩霞;张卓;关振;唐信;

  设计了一种新型类负泊松比夹芯结构，该结构的设计灵感来源于凹型蜂窝。采用3D打印碳纤维—聚乳酸复合材料制得试验件，通过三点弯曲试验研究了其吸能效果和抗弯性能，并利用有限元仿真软件进行仿真分析。结果表明，此结构峰值承载可达209.63 N，仿真结果与试验结果接近。弯曲过程总吸能为8384.62 mJ，弯曲过程吸能比大约为289.12 mJ/g。与凹入式双箭头蜂窝结构相比，吸能比提升约65.01%；与传统凹型蜂窝结构相比，吸能比提升约两倍。此结构在抗弯性能足够的条件下达到了较好的吸能效果，可应用于航空领域。

  2025年03期 v.43;No.195 55-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1979K]
  

• 烧结条件对高温固相法制备NASICON型无机LAGP固态电解质性能的影响

  卫萌;翟鹏飞;胡梦慧;赵帅伟;赵新;周秋霜;张静怡;徐松;

  传统锂电池采用易燃有机溶剂作为电解液，在充放电过程中，由于严重的界面副反应和锂枝晶的生成，会降低电化学稳定性、循环寿命，带来安全性问题。固态电解质具有较高的离子电导率，与锂金属负极能够直接匹配，可以有效避免电解质泄漏和锂枝晶的形成，从而增强电池电化学性能并提升安全性。通过高温固相法制备固态电解质Li_(1.5)AI_(0.5)Ge_(1.5)(PO_4)_3(LAGP)，研究烧结温度对LAGP显微结构和电化学性能的影响规律，确定LAGP最佳的烧结工艺，即400℃预烧、800℃烧结、保温4 h。最佳工艺下得到的LAGP的致密度为95.2%，室温下离子电导率为1.41×10~(-4) S cm~(-1)，对其进行变温交流阻抗测试，100℃下的离子电导率达到1.13×10~(-3) S cm~(-1)，活化能为0.250 eV。

  2025年03期 v.43;No.195 63-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1670K]
  

工程机械

• 基于紧密堆积理论的原状再生全利用混凝土配合比设计

  管巧艳;姚梦园;李晗;张海宁;仝勺珍;

  基于Dinger-Funk紧密堆积理论，对废弃混凝土原状再生全利用混凝土（原状再生混凝土）展开配合比设计研究。首先，对废弃混凝土破碎所得原状材料进行组成分析，并基于传统配合比设计方法进行试拌。其次，结合Dinger-Funk紧密堆积理论和原状材料的组成特征，得到了最优级配P_(mix)，同时探究了P_(mix)条件下原状再生混凝土的和易性、抗压强度及劈裂抗拉强度。最后，为简化配合比设计，使用天然砂替换部分再生细骨料，由此提出原状再生混凝土配合比设计“简化法”，为工程应用提供新的思路。

  2025年03期 v.43;No.195 70-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 2154K]
  

• Ⅳ型压力容器内衬尺寸设计与非线性屈曲分析

  刘元朋;朱隆鑫;曾光;王正鹤;陈坤;戈美馨;

  为预测Ⅳ型压力容器内衬临界载荷、探求其屈曲规律，基于理论分析和有限元仿真，提出一种Ⅳ型压力容器内衬尺寸的设计及检验方法。首先，给出Ⅳ型压力容器内衬的基本参数；其次，通过MATLAB建立内衬长度、直径和芯模转角的关系模型；再次，确定系列内衬的尺寸参数；最后，基于有限元法对内衬模型进行特征值屈曲和非线性屈曲分析。结果表明，内衬的特征值屈曲临界载荷和非线性屈曲临界载荷随着长径比的增加总体呈下降趋势，初始缺陷的引入会显著降低内衬的临界载荷，内衬一阶屈曲模态的波纹数会随着长径比的增加而减少。

  2025年03期 v.43;No.195 80-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1572K]
  

• 基于PPCs-VT特征选择的轴承故障诊断方法研究

  张潇荷;文振华;刘继伦;张家兴;

  特征参数是反映轴承健康状态的关键指标，也是进行精准故障诊断的基础。提出了一种融合皮尔逊相关系数（Pearson correlation coefficient,PPCs）与方差阈值（Variance Threshold,VT)的特征选择算法，能够剔除冗余特征并精准评估特征间的差异性。首先通过计算特征间的相关系数的绝对值之和以及每个特征的方差并进行降序排列，根据两个序列的分配权重来对各个特征计算综合得分，筛选出既无冗余又具有显著区分能力的特征，然后结合随机森林（Random Forest,RF）等常用的模式识别方法进行故障诊断识别。最后通过动力传动系统轴承故障台架所获取的实验数据以及凯斯西储大学轴承数据集对所用方法进行验证，并和单一特征选择方法进行了对比；结果表明所用方法在特征选择能力上表现出更强的优势，显著提升了故障诊断的效率。

  2025年03期 v.43;No.195 88-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1677K]
  

理学研究

• 三维非厄米系统中的高阶奇异点研究

  孙辉;钟发成;杨天;赵帅富;于群星;邵立;李艳;

  奇异点作为非厄米系统独有的特性之一，可能导致众多新奇的物理现象。相较于当前主要研究的二阶奇异点，高阶奇异点在灵敏度提高以及拓扑特性方面具有显著优势。模拟并观测高阶奇异点，需要构建具备多个不同能级且参数独立可调的非厄米系统，这存在较大难度。为研究高阶奇异点，首先模拟具有宇称—时间反演（PT）对称性的三维圆筒形晶格非厄米系统，通过设置各节点间的耦合强度K和增益损耗，求解并分析能量本征值谱，发现系统存在多个奇异点；然后研究能谱图中奇异点的形成过程，阐明系统由厄米转变为非厄米时产生奇异点的条件；最后通过能谱图，观测本征值在起始位置以及奇异点处的聚合情况，在非厄米系数S=K=1处，发现六阶奇异点。这有望为研发超灵敏传感器、信号探测器提供理论指导。

  2025年03期 v.43;No.195 97-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1287K]
  

• 质子对β-Ga₂O₃的辐照损伤仿真

  王海丽;杨鹏;王献立;王妍妍;段向阳;

  基于SRIM软件技术计算质子在β-Ga_2O_3中产生的辐照损伤区、辐照损伤缺陷及能量损失情况。通过仿真发现，质子的能量和入射角度会极大地影响辐照损伤区，产生的空位缺陷随着入射质子能量的增加先升高，后降低，但当入射质子的能量为150 keV时，产生的空位缺陷最多；入射质子与靶材原子发生相互作用时产生的电离能损比例远远高于反冲原子产生的，入射质子和反冲原子产生声子的能损比例随质子能量的升高而降低。

  2025年03期 v.43;No.195 106-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1630K]
  
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