本期栏目

航空宇航

  • 太阳能无人机最大功率点跟踪算法研究

    肖文波;欧阳姗;顾林潇;

    针对太阳能无人机光伏组件的最大功率点跟踪问题，提出改进北方苍鹰优化算法(Sine-Refracted Northern Goshawk Optimization Algorithm,SR-NGO)和改进蛇优化算法(Snake Optimization Algorithm,SOA)，通过与粒子群、霜冰等六种智能优化算法进行对比，探索该问题的优化路径，并研究参数取值对算法跟踪效果的影响。研究发现，SR-NGO和SOA两种算法较改进前减少了跟踪时间并提高了平均峰值功率跟踪精度；与其他六种算法相比，有效提升并平衡了全局和局部搜索能力，在一定程度上避免了容易过早收敛并陷入局部最优；SR-NGO和SOA两种算法的参数取值对跟踪精度和时间影响显著，可根据不同应用场景灵活调整参数取值。

    2025年06期 v.43;No.198 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1403K]

  • 基于DSC-SE-ViT的航空发动机轴承故障诊断方法

    黄刚劲;邓鑫;张颖霄;王权;刘倍崎;曾晓林;

    为解决传统视觉变换器(Vision Transformer,ViT)在航空发动机轴承故障诊断中难以同时实现高精度与高效率的问题，提出一种基于DSC-SE-ViT的航空轴承故障诊断方法。首先将原始一维时序信号数据转换为振动图像，接着把图像输入到深度可分离卷积(Depthwise Separable Convolution,DSC)中进行局部特征提取，并利用压缩和激励(Squeeze-and-Excitation,SE)注意力模块加强有用特征；然后用图像块嵌入(Patch Embedding,PE)将特征图划分为多个小块并映射到高维空间，再送入ViT模块对全局依赖关系进行建模；最后通过多层感知机(Multilayer Perceptron,MLP)完成故障的分类。实验验证结果表明：模型的诊断准确率达99.46%，有效识别了航空发动机轴承的故障类型。

    2025年06期 v.43;No.198 9-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1796K]

  • 燃气涡轮V形扰流肋冷却叶片的流动传热研究

    栗俊芬;闫顺;吴宇航;

    为解决燃气轮机高温涡轮叶片承受较高热负荷问题，以燃气涡轮径向内冷叶片为研究对象，采用气热耦合数值模拟方法，系统分析了叶片内部冷却通道的流动与传热特性。基于Fluent软件对带10个径向冷却通道的MarkⅡ型涡轮叶片进行仿真计算，验证了计算模型的可靠性，并重点探究了V形肋片结构对冷却通道传热特性的影响规律。研究结果表明：V形肋片结构可有效提升冷却通道的冷却效果和叶片的温度分布均匀性，与无肋片的光滑冷却通道相比，平均努塞尔数提升了35.6%；在冷却通道中布置V形肋片，当肋片冲击角为45度时，对涡轮叶片的冷却效果最优。

    2025年06期 v.43;No.198 20-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1535K]

  • 双向直流SSPC保护的无人机复合电源充放电控制策略研究

    罗文田;杨靖宇;

    针对单一动力源难以满足无人机在工况复杂、负载变化剧烈条件下飞行时的功率需求，提出一种基于双向直流固态功率控制器(Solid-State Power Controller,SSPC)保护的无人机复合电源充放电控制策略，并利用MATLAB/Simulink建立了无人机复合电源充放电系统仿真模型，通过仿真实验证明了该控制策略的有效性。与传统SSPC相比，双向直流SSPC在满足功率双向流动的前提下能够对充放电电路进行双向保护，有效防止了锂电池的过充过放，延长了锂电池的使用寿命。相比于传统双闭环比例积分(PI,Proportional Integral)控制，该控制策略通过充放电电流的模型预测控制，解决了PI控制在双向直流/直流(Direct Current,DC)变换器中的滞后性，提高了充放电系统的抗干扰和动态响应能力。

    2025年06期 v.43;No.198 27-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1775K]

工程机械

  • 不同附体结构对水下航行器阻力性能影响研究

    李仁凤;韩顺凯;汤苗;

    为提升水下航行器的续航力，提出对其附体结构进行优化设计以有效降低阻力的思路。采用计算流体动力学方法建立翼型、菱形、柱形和前翼后尖形四种附体结构的水下航行器阻力数值计算模型，通过网格无关性分析和数值仿真实验，综合验证了计算模型的可靠性与仿真计算结果的准确性，并系统研究了不同附体结构对水下航行器阻力性能的影响。发现柱形结构由于前缘低速区导致的压差阻力增加和尾部水流分离导致的黏滞阻力增加，在四种附体结构中所受阻力最大。3.045 m/s以下低速航行时，翼型结构具有较好的阻力特性；当航速高于5.14 m/s后，菱形结构通过棱角分流设计，致使航行器整体阻力下降，性能提升。该研究结果可为水下航行器附体结构设计提供理论基础。

    2025年06期 v.43;No.198 36-42+66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1545K]

  • 月牙形EPS板半包裹高填方圆管涵减荷现场试验

    曹周阳;张现科;汪胜凯;张家鹏;

    为缓解高填方涵洞涵顶填土应力集中问题，减少涵洞病害，采用变厚度月牙形聚苯乙烯泡沫(EPS)板对高填方圆管涵顶进行半包裹减荷试验，测试了涵顶垂直土压力和EPS板压缩应变规律。结合Marston摩擦理论，考虑EPS板后期变形量大于涵侧填土压缩变形量的条件，建立了高填方段圆管涵减荷时的垂直土压力计算公式，并对公式进行验证。结果表明：EPS板具有良好的线弹、塑性和硬化特性，为减荷提供了较大的塑性应变范围；月牙形铺设方式减荷效果明显，前期涵顶垂直土压力随着填土高度的增加而增大，中后期又逐渐明显小于土柱压力；高填方条件下的理论土压力公式计算结果与试验结果基本规律一致，两者的垂直土压力系数亦较为接近。这为高填方管涵减荷提供了新的EPS板铺设方式和垂直土压力计算方法。

    2025年06期 v.43;No.198 43-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1772K]

  • 6061-T6铝合金桁架节点焊后局部热时效温度场的模拟分析

    赵树森;赵静雯;杨帅;

    为确定6061-T6铝合金桁架天线罩节点焊后局部热时效加热参数选取及其温度场的合理性，对节点焊接接头特征件进行电热带局部热时效试验，并利用ABAQUS有限元软件对温度场特性及主要加热参数的影响规律进行数值模拟分析。结果表明：当前常见的局部热处理加热宽度规范均适用于铝合金桁架天线罩节点的焊后局部热时效处理。均温区宽度(SB)随着加热宽度(HB)和保温宽度(GCB)的增大而增大，但厚度方向最大温差(△T)和横向温度梯度均随着HB和GCB的增大而减小。在整个电加热带加热过程中△T≤1.1oC，在保温阶段SB≥84.4 mm，满足均温性要求，电热带加热可在大型铝合金焊接结构局部热时效中推广应用。

    2025年06期 v.43;No.198 51-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1958K]

  • 气液流量比对双流离心喷嘴雾化特性影响的数值模拟

    贺年升;江善元;鞠镐泽;程鹏飞;李孟金;

    针对气液流量比对离心喷嘴内部流动及外部雾化过程的影响，使用VOF模型结合网格自适应技术对其进行数值模拟。分析了不同空气流量下喷嘴内部液体的填充过程，喷嘴出口处液膜厚度、各分量速度以及合速度的变化规律；研究了外部液膜扩散和破碎的情况，以及外部液膜破碎长度和雾化锥角的变化规律。结果表明，随着空气流量的增加，喷嘴内部的填充会产生震荡，空气芯形状不规则；喷嘴出口处液膜厚度变化不大，液膜径向速度、切向速度、轴向速度以及合速度都随空气流量的改变而产生变化；在外部雾化过程中，液膜的扩散速度随空气流量的增加而增加，液膜破碎长度在空气流量为9 L/min时有最小值，雾化锥角随空气流量的增大先减小后增大。

    2025年06期 v.43;No.198 60-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1431K]

能源与材料

  • Zn-Mn-LDHs的制备及其对刚果红吸附性能研究

    梁博;王书霞;陈博宇;崔佳龙;贺嘉郡;

    刚果红作为典型的阴离子染料是水体污染治理的重点对象之一。为制备可用于水处理的具有高比表面积和独特形状的吸附剂，通过硝酸锌与硝酸锰水溶液共混，经三乙醇胺调控后水热合成Zn-Mn-LDHs吸附材料，利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对合成样品的形貌和结构进行表征，并研究其吸附性能。实验分析结果显示：合成材料具备典型的层状双金属氢氧化物(LDHs)结构，对刚果红具有较好的吸附性能，可达到高于97%的去除率，最大吸附量随Mn含量增加呈梯度提升，且受温度与pH值影响较小；通过动力学和等温线分析发现，吸附过程更符合准二级动力学模型与Langmuir模型，热力学参数证明该过程为自发吸热反应(ΔG<0，ΔH>0)；循环实验确定合成材料具有良好的再生性能。合成材料的综合性能测试结果表明：ZnMn-LDHs可应用于刚果红染料废水处理。

    2025年06期 v.43;No.198 67-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1564K]

  • Ru/NC催化剂的负载量对电解水析氢活性的优化研究

    邢文涛;蔡佳琳;刘培清;郁中龙;郭龙康;崔节虎;

    为开发高效节能电解水催化剂，系统探究了Ru/NC电极的单位面积负载量对其析氢反应(HER)活性的影响。研究结果表明，在1 M KOH电解液中，当负载量为0.56 mg?cm~(-2)时，Ru/NC电极在10 mA?cm~(-2)电流密度下仅需17 mV的过电位，并表现出较低的塔菲尔(Tafel)斜率。进一步分析揭示，过高的负载量会引发传质限制，而过低的负载量则会导致活性位点分布不均。研究表明合理设计电极负载量可有效调控并提升Ru/NC催化剂在HER中的综合性能。

    2025年06期 v.43;No.198 77-85+104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1565K]

信息科学与应用

  • 基于ASFF与多维注意力机制优化的手语目标检测方法

    杨勇;张梦露;万天赐;田梦珍;

    为提高手语检测算法在复杂手部姿势和背景干扰下的准确率和计算效率，满足实时手势识别需求，提出一种改进的手语检测模型ASL-YOLOv5。首先，通过在骨干网络中融合空间独立模块化注意力机制(Spatially Independent Module Attention,SIMAM)和Swin Transformer结构，并引入卷积块注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM)和高效通道注意力模块(Efficient Channel Attention,ECA)，提升了模型对特征的提取能力和表达能力；然后，在检测头部分采用自适应空间特征融合模块(Adaptive Spatial Feature Fusion,ASFF)，并将回归损失函数替换为加权交并比损失函数，提高了模型的检测精度并减少了背景干扰；最后，基于公开的复杂手语数据集对改进后的ASL-YOLOv5模型进行性能评估，发现该模型在多种干扰条件下依然保持较高的检测精度与稳定性，量化指标mAP@0.5和mAP@[0.5:0.95]分别提高0.8%与0.4%。

    2025年06期 v.43;No.198 86-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1492K]

数理研究

  • 基于降控制器方法隐含吸引子分数阶混沌系统有限时间滑模同步

    王春彦;郑宁;毛北行;

    基于降控制器方法，根据分数阶稳定性理论和有限时间同步控制研究隐含吸引子混沌系统滑模同步。区别于以往研究方法，四阶系统不需要四个控制器而只需要两个控制器就能使主从系统取得滑模同步。研究结论表明：分数阶四翼隐含吸引子混沌系统满足一定的假设，主从系统能够取得有限时间滑模同步。

    2025年06期 v.43;No.198 99-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1165K]