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期刊信息/Journal information
南京航空航天大学学报
南京航空航天大学
南京航空航天大学学报

南京航空航天大学

宣益民

双月刊

1005-2615

tnc01@nuaa.edu.cn

025-84892726

210016

南京市御道街29号1016信箱

南京航空航天大学学报/Journal Journal of Nanjing University of Aeronautics & AstronauticsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是主要反映航空、民航、航天科学技术及其理论基础成果的综合性学术刊物，创刊于1956年，其读者对象主要是航空、民航、航天、机械、电子、电气等领域的科技工作者、理工科院校师生和相应的管理干部。本刊是我国中文核心期刊和科技论文统计用期刊，并被包括美国“工程索引”核心刊（EI Compendex）在内的国内外多家权威检索系统收录，深受国内外科技界的重视与好评，先后获得“全国重点高校优秀学报”、“江苏省优秀期刊”、“江苏省双效期刊”等称号。
正式出版
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    无人直升机部分姿态约束安全飞行控制

    杜佳玮李天鸿李艳恺历东平...
    1082-1089页
    查看更多>>摘要：针对无人直升机系统,在保证姿态约束在指定范围的前提下,研究其全自由度控制问题.考虑到系统的强非线性、强耦合性、欠驱动性以及中间控制变量需保证有界等特点,文中通过反馈线性化方法降低非线性和耦合性的强度,设计控制器直接控制3个位置自由度和偏航角.同时,利用障碍Lyapunov函数方法局部约束中间变量来间接控制滚转角和俯仰角,保证直升机姿态有界.结合非线性系统控制理论,在保证跟踪误差系统有界的同时对系统进行稳定性分析.最后通过模拟实例验证了该方法的有效性.

    全自由度无人直升机姿态状态约束反馈线性化跟踪飞行控制反步法

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    扰动引力场中机动突防导弹落点精确预报方法

    王磊周祥赵卫虎程先哲...
    1090-1096页
    查看更多>>摘要：针对弹道导弹大机动突防后精确制导面临的落点预测需求,提出了一种考虑高阶扰动引力影响的导弹落点解析预报模型.将落点预报问题分解为标准落点预报和落点偏差预报两部分,标准落点预报由二体椭圆轨道理论解析求解,落点偏差预报通过构建的状态空间摄动模型进行求解.基于球谐函数换极法建立高阶扰动引力矢量在轨道柱坐标系中的表达式,并推导得到由F函数和G函数等两类核函数组成的落点偏差预报解析模型以及F函数和G函数的递推公式.该模型无需射前准备工作,相对已有方法具有使用灵活、鲁棒性好等特点.数值仿真结果表明本文提出的落点预测模型残差均值为11.2 m,相对误差小于0.1%,预测耗时小于100 ms,能够为制导算法设计提供支撑,具有一定的工程应用价值.

    弹道导弹机动突防落点预测解析摄动理论扰动引力场

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    一种改进的主从式无人机协同导航算法

    商阳苏婧婷魏帅景江...
    1097-1103页
    查看更多>>摘要：为提高传统基于测距测角信息的主从式无人机协同导航算法下僚机定位精度,考虑低成本僚机测量设备存在测角测距误差的情况下,重新构建了主从式无人机协同导航误差模型,对僚机导航定位误差与测距测角误差进行估计与补偿,推导了状态方程和量测方程,采用卡尔曼滤波的方式实现算法.仿真结果表明,对于陀螺漂移10(°)/h水平的低精度微机电系统(Micro electromechanical system,MEMS)僚机惯导,在单长机量测组合下,其 500 s内东、北向速度误差均方根(Root mean square,RMS)分别为 0.25 m/s和 0.74 m/s;纬度和经度误差RMS分别为17.10 m和9.10 m,相比传统算法速度精度提高3～10倍,位置精度提高约20倍;在双长机量测组合下僚机定位精度接近长机水平.对僚机测距误差估计精度较高,测角误差估计精度受僚机自身航向精度影响,若存在磁航向等外部航向基准,能够进一步提升测角误差估计精度.

    导航、制导与控制主从式协同导航测距测角误差卡尔曼滤波无人机

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    基于星间链路的天基遥感中继联合调度方法

    杨志玺伍国华叶淦华李献斌...
    1104-1113页
    查看更多>>摘要：通过星间链路(Inter satellite link,ISL)实现遥感卫星和中继卫星互联互通,能将天基遥感数据及时落地,缩短遥感反应时间,故对卫星遥感与中继联合调度问题进行研究.在对上述问题进行描述和分析的基础上,以最大化总的任务优先级为目标函数,以可见时间窗、服务时间窗口以及唯一性等为约束条件构建遥感与中继联合调度规划模型.本文设计了基于自适应大规模邻域搜索框架的联合调度优化算法(Adaptive large-scale neighborhood search based joint scheduling algorithm Ⅱ,ALNS-JS-Ⅱ).该算法利用任务分配算子将多星调度分解成多个单星并行调度子问题,利用自适应的方法对所有算子进行选择,整个算法实现了遥感调度和中继调度间有效交互.为了验证ALNS-JS-Ⅱ算法的有效性,与遥感中继高耦合的自适应大规模邻域索算法(Adaptive large neighborhood search based highly coupled joint scheduling algorithm Ⅰ,ALNS-JS-Ⅰ)及基于自适应大规模邻域搜索的遥感中继分两阶段独立调度算法(Two stage ALNS,Ts-ALNS)等在多种任务场景下进行对比实验.实验结果表明,ALNS-JS-Ⅱ算法相比ALNS-JS-Ⅰ算法以及Ts-ALNS算法在算法求解收益上分别提高4.58%和 1.48%,在求解效率上增加 20%～30%.ALNS-JS-Ⅱ算法对遥感与中继资源联合调度问题有更好的求解能力.

    遥感卫星中继卫星星间链路联合调度自适应大规模邻域搜索

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    面向控制的变构型空天飞行器建模及特性分析

    高泽鹏刘燕斌沈海东陈金宝...
    1114-1123页
    查看更多>>摘要：针对空天飞行器爬升过程中,传统固定构型难以兼顾高低速气动性能的问题,提出了一种空天飞行器变构型调节策略.首先,提出了一种翼面伸缩的变构型方式,构建了含有表征飞行器构型变量的气动代理模型;其次,基于气动代理模型对飞行器气动和配平特性进行分析,根据气动特性制定构型变化策略,根据配平特性提出质心位置匹配设计;然后,根据构型变量和爬升飞行平衡的约束,以控制输入最小为目标,优化得到了合适的质心位置,为不同构型的质心位置设计提供参考;最后,仿真结果表明变构型空天飞行器在爬升飞行任务中起到分担舵面负载和减小油门的作用,增加了飞行过程的稳定性.

    空天飞行器变构型平衡状态代理模型优化设计

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    无人机空中回收气动干扰与对接路径研究

    冯路启钟林龙李家旭刘学强...
    1124-1133页
    查看更多>>摘要：针对采用空中平台进行直接对接的新型无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)回收方法进行了气动干扰仿真与对接路径研究.在对接回收过程中,UAV需要从远方逐渐接近空中平台.在UAV靠拢平台的过程中,会受到平台翼尖尾涡的影响.如何使UAV以正确的路径接近空中平台是能否成功回收的关键.主要从气动特性方面出发,首先通过计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)仿真研究分析了UAV沿不同路径与空中平台进行对接回收时的气动性能变化规律,然后使用代理模型对产生的气动干扰进行拟合分析,得出UAV气动干扰在空中平台周围的空间分布.随后针对不同对接路径的气动干扰,使用MATLAB构建了一种抗干扰滑模控制器,并对不同路径下的对接过程进行对比仿真验证.研究结果表明,进近对接过程中UAV从平台前方向后方减速接近平台时气动性能最为稳定.

    无人机空中对接空中回收平台无人机编队飞行计算流体力学仿真滑模控制

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    基于SVR的2195铝锂合金FSW接头疲劳裂纹扩展寿命预测

    魏岩王芳丽陈吉昌聂小华...
    1134-1142页
    查看更多>>摘要：为了对搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)焊接结构进行快速准确的裂纹扩展寿命预测,提出了一种基于支持向量回归(Support vector regression,SVR)的 2195铝锂合金FSW接头疲劳裂纹扩展寿命预测方法.首先,通过疲劳裂纹扩展试验和有限元仿真得到Paris裂纹扩展模型常数及裂纹尖端应力强度因子数据集;然后基于SVR模型建立应力强度因子预测模型,并采用粒子群优化(Particle swarm optimization,PSO)算法优化SVR模型的超参数;最后,基于构建的应力强度因子预测模型和Paris模型进行裂纹扩展寿命预测.结果表明:优化后的PSO-SVR模型能够快速、准确地预测裂纹尖端应力强度因子,在测试集上的决定系数R2 可以达到0.999 5,高于未优化SVR模型的0.954;该方法裂纹扩展寿命预测结果与有限元仿真结果进行对比,最大误差小于5%,验证了方法的准确性.

    2195铝锂合金搅拌摩擦焊支持向量回归裂纹扩展寿命预测

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    复合因素下机场土质道面聚合物功能性面层耐磨性能研究

    肖定侃高培伟张俊许巍...
    1143-1151页
    查看更多>>摘要：机场土质道面易松散,耐磨性能较差,产生大量扬尘和碎屑,危害飞机安全.提出将改性聚脲、环氧树脂以及硅烷渗透型材料作为机场土质道面功能性面层,对其进行复合因素作用下的磨耗试验,并通过扫描电子显微镜分析3种功能性面层材料的作用机理,分析功能性面层材料在机场土质跑道的适用性.结果表明,冻融-紫外线老化下,与对比组相比,改性聚脲组质量损失降低59.7%,硅烷组降低32.4%,环氧树脂组降低16.1%,改性聚脲在冻融-紫外线中的改善作用较明显;环氧树脂在前期虽具有较高的耐磨性能,但20转磨耗之后,其损耗质量快速增长,不建议长期使用;经过冻融-火焰喷蚀、干湿循环-紫外线老化以及干湿循环-火焰喷蚀试验后,硅烷组的质量损失较小,分别为4.28%、3.02%、2.87%,均远低于对比组,干湿循环及火焰喷蚀后硅烷组显示出了良好的防水及耐高温性能,硅烷材料对面层使用性能强化作用明显.硅烷/改性聚脲组合强度在干湿循环后相较初始值降幅仅23.1%,冻融循环后仅下降29.5%,其抗干湿循环及抗冻性能提升较大.研究结果可为机场土质道面功能性面层材料的选择提供借鉴.

    简易机场土质道面功能性面层道面材料耐磨性能

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    基于几何法的三自由度平面并联机器人的Hunt奇异研究

    张毅尤晶晶王澍声黄宁宁...
    1152-1160页
    查看更多>>摘要：首先,以3条支链直线交于同一点为判定准则,推导机器人的Hunt奇异曲面方程.研究发现,3-转动副移动副转动副(Revolute-joint,prismatic-joint,revolute-joint,RPR)平面并联机器人的Hunt奇异曲面方程与运用雅可比代数法得到的输出奇异曲面方程完全相同,即两曲面重合.其次,辨识出该机器人4类较常见的Hunt奇异位形,并将它们的奇异轨迹描绘在奇异曲面上,有助于揭示奇异位形之间的关系.接着,设计了3种特殊结构的3-RPR平面并联机器人,并分析了它们的Hunt奇异性.结果表明,该机器人的Hunt奇异特性对几何结构的依赖性较大.最后,通过虚拟样机和实物样机的实验,论证了3-RPR平面并联机器人的Hunt奇异性.

    并联机器人奇异性Hunt奇异雅可比矩阵奇异曲面

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    大跨度柔性光伏支架阵列极值风荷载与干扰效应

    周强张郁江张春伟王伯洋...
    1161-1170页
    查看更多>>摘要：大跨度柔性光伏支架阵列作为一种新型风敏感结构体系,其纵横向流场干扰相比单排光伏更为复杂,这导致光伏阵列极值风荷载难以准确预测.以某典型柔性光伏示范项目为例,首先基于大涡模拟方法分析了单排柔性光伏表面脉动风压特性,与风洞试验的对比验证了有效性.基于Davenport法和Sadek-Simiu算法确定了非高斯风荷载峰值因子,揭示了光伏阵列极值风荷载分布规律.最后系统探讨了阵列风荷载的干扰作用,从谱分析方法和流场驱动角度对阵列风荷载干扰机理进行了探讨.研究表明大跨度柔性光伏支架阵列极值风荷载在迎风二排处达到最小值,阵列的干扰效应呈现出各排光伏板静力风荷载逐渐减小且脉动风荷载逐渐增大;0°和180°风向角下柔性光伏阵列风压干扰系数极值分别为1.09和1.14,弯矩干扰系数极值分别为 1.49和1.21.

    柔性光伏支架阵列大涡模拟流场特性极值风荷载干扰效应

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