特约稿件

• PEM水电解技术在航天领域的应用与发展

  刘恒岐;熊睿;姚田田;马升宇;雷波;付强;王先杰;徐平;宋波;

  随着载人航天任务逐步向深空迈进，能源、动力以及环境控制与生命保障系统（环控生保系统）的高效循环利用已成为实现自主可持续保障的关键。在该循环体系中，质子交换膜（Proton Exchange Membrane,PEM）水电解槽作为关键组成部分，凭借其独特优势和前期技术积累，为空间站的能源稳定供应与环控生保系统的稳定运行奠定了基础。总结了PEM水电解技术在航天工程中的应用与发展历程，重点分析了该技术的特点，探讨了其在国际空间站和我国航天任务中的具体应用，此外还分析了该技术在微重力环境下和催化剂耐久性方面所面临的挑战。

  2025年04期 v.43;No.196 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1754K]
  

信息技术与应用

• 基于5G的室内定位方法研究

  邓中亮;杨孩;邸金红;

  位置服务是5G无线网络中的一项重要功能，可以为室内以及GNSS信号遮蔽的室外环境提供位置服务。基于5G网络的室内定位方法是目前定位导航领域的重点研究方向之一。总结了5G定位的分类以及定位方法，对于相关的定位算法和定位技术进行了归纳，并针对现阶段的研究重点，对5G定位面临的关键问题和技术挑战进行了分析。

  2025年04期 v.43;No.196 10-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1208K]
  

• 无人机机载MiniSAR的目标成像算法

  周鹏;吴思宇;布锦钶;周志一;孙兴赛;曾祥祝;胡城志;赵青;

  聚焦无人机机载MiniSAR系统，深入分析其优势及工作机理，开展基于Doppler频移的机载MiniSAR系统目标成像算法设计和仿真研究。在仿真实验环节，设计RD-MATLAB雷达仿真实验，模拟在512×512×2500分辨率下的n(n=3,4)目标成像仿真，验证无人机机载MiniSAR在多目标情况下工作的可靠性与精准性。结果表明：扫描目标聚焦效果良好，成像分辨率高。该研究成果为无人机机载MiniSAR系统的实际应用提供技术支撑，助力其在相关领域的应用与发展。

  2025年04期 v.43;No.196 15-24+52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1922K]
  

• 基于超声Lamb波的CFRP复合材料结构内部损伤成像研究

  闫兰兰;文振华;孙振辉;赵竹君;陈庆远;

  Lamb波具有较强的抗干扰能力，被广泛应用于碳纤维增强树脂(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)结构健康监测中。采用汉宁窗形式的窄带Lamb波激励完整CFRP板与含内置损伤的损伤CFRP板，通过比较PZT压电片采集到的健康信号与损伤信号之间的信号差异系数，根据改进的损伤概率重建算法（Reconstruction Algorithm for the Probabilistic Inspection of Damage,RAPID）实现CFRP结构的内部损伤成像。得到以下结论：建立CFRP板Lamb波有限元模型对内置损伤的大小和区域进行定位，并根据CFRP板Lamb波结构健康监测试验平台验证有限元模型的正确性；提出一种阈值化改进RAPID算法，对损伤板的内置损伤大小和轮廓进行准确预测，预测结果最大误差仅为6.56%；随着结构内置损伤孔厚度的增加，结构损伤信号与健康信号的差异越发明显，预测损伤参数与实际损伤参数的最小误差仅为5.20 mm。

  2025年04期 v.43;No.196 25-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1570K]
  

航空宇航

• 基于遗传算法的飞机液压管路自动敷设

  屈力刚;王禹迪;邢宇飞;李静;

  针对飞机隔框管路敷设问题，提出一种基于遗传算法的管路敷设优化方法。考虑管路贴壁、避障、管路折弯半径和折弯角度的约束，利用膨胀法和三角面碰撞法生成管路和识别障碍，通过施加惩罚函数约束折弯角度和避障，以节点坐标为决策变量，以总长度和流阻为优化目标，通过施加权重建立多目标优化函数。优化过程中提出一种逐点步进法初始化种群，提高了初始种群质量并对优化后的路径三维可视化建模。结果表明：此方法具有有效性，实现了管路自动布局。

  2025年04期 v.43;No.196 33-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1716K]
  

• 基于GO法的飞机起落架系统可靠性分析

  汪英;

  采用GO法建立某型飞机起落架系统起落架系统可靠性模型，根据GO图设计SIMULINK仿真界面并赋值计算。建立故障树分析模型对GO法的可靠性计算结果进行验证。结果表明，使用GO法对飞机起落架系统的可靠性分析结果与故障树分析结果误差仅为7×10~(-8)，证明GO法可以应用于起落架系统可靠性分析。

  2025年04期 v.43;No.196 39-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1217K]
  

• 涡流发生器在固定翼飞机气动性能优化中的应用研究

  程鹏飞;江善元;张圣言;张子晔;李孟金;

  综述涡流发生器在固定翼飞机气动性能优化中的应用，介绍涡流发生器的基本原理、设计与优化方法及其在提升固定翼飞机气动性能方面的具体作用。涡流发生器通过引入小尺度涡流，能够有效控制边界层，减少气流分离，显著提高升力，降低阻力，从而提升飞行效率和稳定性。探讨涡流发生器在固定翼飞机上的实际应用实例，包括在商用飞机和军用飞机中的成功应用。详细分析涡流发生器的设计与优化方法，如实验优化、计算流体力学（CFD）模拟、多目标优化等，以实现最佳气动效果。通过分析涡流发生器在不同飞行条件下的气动性能优化作用，揭示涡流发生器对固定翼飞机性能提升的深远影响。尽管面临设计复杂性、材料选择和成本等技术挑战，随着智能化控制技术的进步及先进材料的应用，涡流发生器在未来固定翼飞机中的应用前景依然广阔。

  2025年04期 v.43;No.196 45-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1933K]
  

• 低空长航时无人机翼型气动优化设计

  赵黎龙;代君;赵辉;陈旭;闵君;李勇;

  无人机的飞行时间在应急救灾等应用中有着举足轻重的意义，其飞行时间与使用翼型的气动性能密切相关，因此需要结合实际工况对翼型进行优化设计，以满足长航时需求。低空长航时无人机的翼型设计不仅应具备低阻力、高升阻比和较大厚度等基本特征，还需在随机来流引起的迎角波动范围内保持良好的气动特性。针对上述需求，基于粒子群算法(Particle Swarm Optimization, PSO)提出一种翼型优化方法。该方法以升阻比与阻力系数的加权和在多个迎角处的加权总和构建目标函数；采用特征参数法描述翼型几何形状，使用XFOIL计算翼型气动特性，实现翼型的快速优化。以NACA6412翼型为优化对象，采用上述方法进行优化设计，结果表明：优化后的翼型在0°～7°迎角范围内升力系数平均提升9.18%，升阻比平均提升13.51%，气动性能提升显著，满足无人机机翼气动设计要求。

  2025年04期 v.43;No.196 53-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1601K]
  

• 涡扇发动机抗鸟撞性能的数值模拟及优化研究

  尹莉萍;方鹏亚;熊宇鹏;

  以某型涡扇发动机为研究对象，采用Ansys Workbench软件开展航空发动机吸鸟的数值模拟，并基于鸟体和风扇的相对速度和风扇前缘夹角最小的原则对风扇叶片开展优化，分析优化前后风扇叶片的抗鸟撞性能。首先，建立近真实鸟体模型和风扇模型；其次，创新性地提出了发生概率及其危害性分析方法，确定鸟撞风扇仿真的关键吸鸟参数；再次，对风扇叶片进行优化分析；最后，对比分析优化前后发动机风扇的抗鸟撞性能。结果表明，相对于未优化叶片，优化后风扇叶片上受到的离心应力基本不变，但叶片和鸟体之间的相互作用力明显降低，鸟体最大动能下降约13%，最大接触力下降约15%，风扇叶片叶尖最大位移下降达47%，叶根等效应力降低约21%，说明优化后风扇的抗鸟撞性能得到了明显提升，研究结果可为后续开展鸟撞航空发动机适航验证和叶片优化等相关研究提供指导和参考。

  2025年04期 v.43;No.196 59-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 2403K]
  

• 基于改进谱聚类算法的通用飞行器产品模块划分方法研究

  贾文;刘航;黄旭;

  基于传统谱聚类算法的产品模块划分方法主要依赖局部搜索策略，缺乏全局优化的能力，特别是在面对复杂且非凸优化问题时，传统谱聚类算法无法收敛至全局最优解，不适用于零部件间耦合关系复杂的通航装备产品。鉴于此，提出了一种改进的谱聚类方法。首先，通过引入航空器产品零部件间的功能、结构和物理相关特性，构建出一种基于数字化结构矩阵的产品零部件关联关系数学模型。其次，在该模型的基础上，通过引入蝙蝠算法代替传统k-means聚类算法来进行产品的聚类划分，利用蝙蝠算法全局搜索能力强的优点克服传统谱聚类算法容易陷入局部最优解的问题。最后，以某通航飞机的环控散热器总装夹具为例，应用改进的谱聚类优化算法对产品进行聚类划分。实验结果表明，该方法在降低实验复杂性、提高产品聚类划分精确性等方面效果显著。

  2025年04期 v.43;No.196 67-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1549K]
  

工程与材料

• 氨浴处理p型SnO薄膜晶体管的性能研究

  许磊;梁茹钰;宗石;王维民;段正昊;郑凯典;陈柏璇;

  p型氧化亚锡（SnO）薄膜晶体管（Thin-Film Transistor, TFT）是一类重要的半导体器件,在电子电路领域具有广阔的应用前景，但其高关态电流导致器件功耗过大。为解决这一问题，通过氨浴处理在室温下对p型SnO实现氮（N）掺杂，有效调控Sn的价态，从而使氧空位缺陷得到钝化，薄膜晶体管的关态电流大幅下降。研究结果表明：氨浴60 min的SnO TFT的关态电流从最初的4.57×10~(-10) A改善至6.97×10~(-11) A，降低1.5个数量级，在30 V的高栅偏压下阈值电压偏移(?V_(th))仅为0.64 V。这为提高p型SnO TFT的性能提供了可行的解决方案，展现了其在逻辑应用、透明电子电路等领域的发展潜力。

  2025年04期 v.43;No.196 77-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1687K]
  

• 低能冲击下曲面复合材料结构表面损伤分析

  贾彩霞;杨天宇;关振;樊华;阎超;

  基于低能量冲击研究曲面复合材料层合板结构表面损伤特征，分析低能量冲击下曲面环氧树脂涂层/复合材料层合板的开裂特征、开裂面积及裂纹数量。实验与仿真模拟相互印证，得出该模型具有预测性和准确性，进一步根据仿真模拟出吸能特征和时间位移曲线，得到低能量冲击下无环氧树脂涂层平面与曲面复合材料层合板、有环氧树脂涂层平面与曲面复合材料层合板损伤程度的关系。研究结果表明：曲率的变化会影响复合材料损伤特征，同时，复合材料层合板损伤也受到是否携带环氧涂层的影响，其损伤裂纹的长度、中心冲击区域损伤半径、吸能特征、位移等特征，都反映出有无环氧涂层与曲率变化均会影响复合材料层合板结构的损伤程度，并且环氧涂层起到保护复合材料的作用。

  2025年04期 v.43;No.196 84-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1699K]
  

• Cr-Ni-Mo系渗碳齿轮钢高温弯曲疲劳性能研究

  席俊杰;焦晨佳;崔锡桐;暴梦浩;田博淋;

  以渗碳处理后的Cr-Ni-Mo系齿轮钢作为试验材料，分析Cr-Ni-Mo系齿轮钢渗碳后的显微硬度和残余应力，采用升降法研究常温、200℃和400℃加热情况下试样的断口形貌和弯曲疲劳性能等特征。结果表明：Cr-Ni-Mo系齿轮钢在常温时疲劳强度最大，为720 MPa;400℃时疲劳强度最小，为460.78 MPa。齿轮钢在高温条件下会导致塑性增强，疲劳极限随着温度的升高而降低。疲劳试样的断口形貌由脆性断裂转变为准解离断裂。

  2025年04期 v.43;No.196 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1501K]
  

• GH4586高温载荷下疲劳裂纹扩展速率研究

  刘云飞;王毅;杨永;孙德建;

  GH4586是一种广泛应用于航空发动机结构件的高温合金材料，其裂纹扩展特性对于分析和评价结构寿命有重要工程意义。针对航空发动机涡轮盘的实际工作温度开展了480℃和620℃条件下的裂纹扩展速率试验（包括定K(Constant-Force-Amplitude Test Procedure)和降K(KDecreasing Procedure)试验）。基于Pairs公式，对两种温度下的Pairs参数n和C以及门槛值进行了分析和计算；通过对断口扫描电子显微镜（SEM）分析，发现试验温度越高，材料表现出的韧性特征越明显。降K试样由于ΔK（裂纹尖端有效驱动力）值不断减小，影响塑性区的形成，导致其韧性特征表现减弱，而定K试样由于ΔK值稳定，裂纹尖端塑性区较为明显，因此表现出更多的韧性特征。

  2025年04期 v.43;No.196 97-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1669K]
  

• 黄河特大桥引桥桥墩钢抱箍压应力试验与参数分析

  窦国涛;李帅;尹俊红;陈伟旺;胡红伟;谢晓鹏;

  以黄河特大桥引桥盖梁施工为背景，研究橡胶垫对钢抱箍与混凝土柱之间压应力的影响，采用有限元软件分析和试验验证，设计5 mm厚和10 mm厚两组钢抱箍构件，每组分别增设4个不同的橡胶垫厚度（0→3→5→8 mm），共8个钢抱箍构件，分析在不同工况下钢—混界面压应力的变化情况。结果表明：无论钢抱箍构件厚度为5 mm还是10 mm，随着橡胶垫厚度的增加，构件中间部位的压应力逐渐增大，而翼板连接处的峰值压应力逐渐减小，尤其是橡胶垫从0 mm增加到3 mm时变化最为明显；随着预紧力的增大，各个构件的压应力逐渐增大；橡胶垫的增设有利于钢抱箍构件中的压应力均匀分布，改善钢抱箍构件的应力集中现象。

  2025年04期 v.43;No.196 104-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1989K]
  
下载本期数据