航空管理与安全

• 基于BO-LSTM的飞机机电系统可靠性预测与预警

  佀庆民;李俊艳;

  为进一步提升飞机运行安全管理水平、满足持续适航要求，研究构建了基于贝叶斯优化的长短期记忆神经网络(BO-LSTM)的飞机机电系统可靠性预测与预警模型。运用故障模式及影响分析(FMEA)方法，明确了飞机机电系统典型故障模式、成因及影响，依据故障后果严重程度判定了严酷度，并从中筛选严酷度为Ⅱ及以上的液压泵等关键部件作为可靠性预测指标。在此基础上，以严酷度为Ⅱ的电机作为重点研究对象，运用某航空公司提供的数据验证了模型有效性。实验结果显示，BO-LSTM模型在均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)指标上优势明显，与BP神经网络和未优化的长短期记忆神经网络(LSTM)相比，在训练集和测试集中，该模型的RMSE和MAE降低12%～26.8%。表明该模型预测准确率更高，能对潜在故障趋势预测预警，有力保障持续适航阶段的飞行安全。

  2025年02期 v.42;No.202 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1258K]
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• 基于EMD-PCA-SVD-CNN的航空发动机滚动轴承故障诊断研究

  任延涛;

  航空发动机中滚动轴承信号具有非线性和非平稳性的特点，导致故障特征信息难以准确提取及故障类型难以诊断。为此，提出一种基于经验模态分解(EMD)-主成分分析(PCA)-奇异值分解(SVD)-卷积神经网络(CNN)的故障检测方法。首先，通过EMD将原始信号分解为本征模态函数分量，提取关键特征；然后，利用PCA对特征向量降维，降低冗余信息和计算复杂度；接着，使用SVD对降维后的信号进行重构，进一步优化特征表达；最后，将预处理后的信号输入CNN中进行学习和分类。在凯斯西储大学轴承数据集上验证了所提方法，实验结果显示，该方法的F1分数、召回率以及精确率均高于99%,且识别准确度达到99.32%,显著高于其他5种对比方法。

  2025年02期 v.42;No.202 9-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1217K]
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• 直升机模拟机飞行训练中眼动与飞行动作关系研究

  盛浩;贺强;

  模拟机飞行训练是赋予直升机飞行学员安全飞行能力的重要手段。利用眼动数据研究飞行训练中的人为因素，并据此制定更有效的训练策略成为提升飞行训练质量的重要手段。针对这一需求，基于飞行学员成长周期中的训练初期和训练后期这两个不同技能水平阶段，设计实验并采集眼动数据，进而分析典型飞行动作与眼动特征之间的关系，以及这些关系随技能水平变化而产生的演变规律。研究结果表明：在训练初期，飞行学员的注视时间、注视次数和扫视次数均较为集中，且低于教员；在训练后期，这些指标有所增加，飞行学员之间的指标分布也开始出现差异，且随着训练深入，飞行学员的扫视峰值速度分布更趋集中，幅度减小，脑力负荷降低，注意力分配模式逐步建立。上述研究为进一步生成更具针对性的飞行训练策略提供了依据。

  2025年02期 v.42;No.202 18-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1512K]
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飞行器设计与制造

• 低空经济下的未来城市单人飞行器设计研究

  李迪;邱晨;李辉;

  随着低空经济的兴起，城市单人飞行器为解决城市交通日益严峻的拥堵问题提供了新思路。围绕未来城市单人飞行器开展深入研究，旨在探索其在高密度城市环境中实现高效、安全出行的设计方案。首先通过调研国内外城市飞行器现状，分析现有交通问题和潜在需求，探讨单人飞行器现存问题及改进方式，并重点阐述了设计理念和技术要求，提出了一种轻便、灵活的单人飞行器设计方案。其次进行分析计算，设计了一款飞行高度1 000 m以内，巡航速度可达162 km/h的未来城市单人飞行器，并计算出最大推力、翼展等总体参数。最后根据计算参数进行翼形流体仿真，建立单人飞行器气动外形并进行运动仿真。仿真结果表明：设计的三角翼具有高效的升阻比和不易失速的特性，在飞行中能够节省燃料、延长航程，且机翼表面压力分布均匀，有利于产生稳定的升力，机翼展开收缩实现单人飞行器高机动性和低占用空间，更适用于复杂的城市环境，符合设计要求。

  2025年02期 v.42;No.202 27-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1238K]
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• 飞机蒙皮爬壁机器人设计与运动学分析

  孙荣荣;王开元;

  为满足飞机蒙皮损伤智能化检测的要求，设计了一种应用于飞机蒙皮损伤检测的四足真空吸附式爬壁机器人。基于拮抗式气动关节原理进行机器人腿部结构设计，考虑到其实际的工作环境，采用电机驱动与气动肌腱驱动相结合的方式和三吸盘的真空吸附方式，使机器人可以在曲率较大的飞机表面灵活运动。利用改进D-H分析法建立单腿正、逆运动学方程并进行求解，利用Matlab软件建立了机器人的运动仿真模型，对机器人进行了工作空间仿真和轨迹规划仿真。结果显示，机器人足端几乎可以触及机身所有区域，且末端吸盘运动轨迹平滑，表明所设计的机器人可以很好地适应飞机表面的曲率变化以完成指定任务。

  2025年02期 v.42;No.202 36-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1345K]
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航空动力系统

• 方形通道内超临界压力正癸烷对流换热数值分析

  王彦红;于慧文;邵璋;

  针对超燃冲压发动机热防护中碳氢燃料的再生冷却问题，对顶壁面恒定温度条件下方形通道内超临界压力正癸烷的对流换热进行了数值研究。详细分析了流固耦合下的对流换热机制，考察了运行压力和质量流速对换热的影响，建立了内壁面平均热流密度的预测关系式。结果表明：通道内壁面热流密度和换热系数随质量流速提高而增大；顶壁面流体比热容达到峰值后，近壁流体的体积热容大幅下降，出现了换热能力急剧减弱和热流异常分布的耦合现象，该现象在运行压力靠近临界压力的情况下尤为突出，压力提高到5 MPa以后则不再出现；内壁面热流密度的预测误差处于±15%的范围。

  2025年02期 v.42;No.202 43-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1537K]
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工程与技术

• 基于改进Retinex算法的低照度医用彩色图像增强算法

  王永飞;王春;

  针对低照度彩色医学图像增强需求设计了一种算法。该算法以Retinex算法为基础，引入改进的双边滤波算法替换高斯滤波算法，图像降噪的同时保留图像细节；引入形态学骨架提取算法分割图像，利用改进的Gamma变换提升增强后图像的光照效果；引入非局部均值滤波算法以平滑图像、保持图像清晰度和细节，增加图像局部色彩方差作为非局部均值滤波算法判断条件，消除增强后图像的色差。改进后的算法克服了Retinex算法在增强低照度图像中存在的不足，实现了低照度彩色医学图像高质量地增强。结合低照度医用彩色图像实例，并与其他主流算法就增强效果比较分析，结果表明，改进的算法在增强图像准确度方面更具优势。

  2025年02期 v.42;No.202 52-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1252K]
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• 基于Lemaitre韧性断裂准则的板材破裂预测

  王梓鉴;裴宝浩;鲁哲;杜现斌;

  渐进成形工艺在个性化产品生产及样品试制等方面有明显的优势。随着零部件表面积的增加，板材厚度逐渐变薄并最终断裂，这是制约成形极限的主要因素。针对以上问题，在利用Lemaitre韧性断裂准则预测常规塑性成形过程中板材破裂情况的基础上，引入渐进成形技术，预测渐进成形过程中板材的成形极限。通过单向拉伸试验和循环加载试验，测定2024-T3铝合金板材的基本力学性能，构建材料的有限元模型，并将该模型对单向拉伸试验和渐进成形试验的预测结果与试验结果进行比较，验证了该模型对2024-T3铝合金板材破裂预测的有效性。

  2025年02期 v.42;No.202 61-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1146K]
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• 渐开线圆柱斜齿轮啮入冲击分析

  张涛;董凤;王思满;冯端端;陈修魁;

  针对渐开线圆柱斜齿轮副啮合过程中存在的啮入冲击问题，综合考虑受载变形及受载特征等因素，建立渐开线圆柱斜齿轮副啮入冲击理论模型，确定线外啮入点位置及接触线长度，推导渐开线圆柱斜齿轮副啮入冲击解析公式；基于ANSYS/LS-DYNA动力学软件，建立齿轮副动力接触有限元模型，对渐开线圆柱斜齿轮副啮入冲击过程进行有限元分析。研究结果表明，渐开线圆柱斜齿轮副啮入冲击解析公式能有效计算啮入冲击力，通过渐开线圆柱斜齿轮副动力接触有限元模型对冲击过程进行数值仿真，验证了解析数学模型的有效性。

  2025年02期 v.42;No.202 68-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1129K]
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• 低温下梯次动力锂电池高效放电控制策略

  李珺凯;张持健;

  为解决退役电池在低温下放电容量衰减的问题，设计了一种退役电池高效放电控制系统，并通过proteus搭建了系统模型。实验结果表明：在低温环境中，高效放电控制系统使随机选取的退役电池分别多放出0.032 4 Ah、0.032 2 Ah、0.023 9 Ah、0.020 6 Ah、0.025 4 Ah的电量；另外经过系统激活后的电池再次放电时，容量衰减分别减少了0.011 3Ah、0.013 5 Ah、0.025 7 Ah、0.007 0 Ah、0.008 6 Ah。说明该系统可以精准地控制放电电流和放电时间，在低温下激活退役电池的电芯，释放更多电量。该系统克服了主流加热方法加热不均衡、不精准等问题。

  2025年02期 v.42;No.202 73-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1571K]
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基础理论研究_微分方程与动力系统专题[四篇]

• 具有捕食切换机制和时滞效应的三种群模型

  王有刚;张子振;

  研究了一类两食饵一捕食者模型。捕食过程中，捕食者根据食饵种群的密度，在两类食饵之间相互切换。讨论了捕食者的妊娠时滞对模型稳定性的影响，推导出模型局部渐近稳定和产生局部Hopf分岔的充分条件，分析了Hopf分岔的性质，并给出仿真示例验证所得理论结果的正确性。

  2025年02期 v.42;No.202 79-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1027K]
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• 关于(h₁,h₂)-凸函数的Hermite-Hadamard型积分不等式的推广

  邵慧婕;徐润;

  主要考虑了具有(h_1,h_2)-凸性的一类函数，基于ψ-Riemann-Liouville分数阶积分，建立了一些新的Hermite-Hadamard型积分不等式，给出了导函数为(h_1,h_2)-凸函数时相应的不等式，并举例验证了所得结果的正确性。

  2025年02期 v.42;No.202 87-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 984K]
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• Volterra模糊积分方程的数值解

  刘雪铃;黄静;张宗标;

  采用Sumudu分解法对Volterra模糊积分方程进行了数值求解，并通过详细的数值实例，验证了所采用方法的有效性与实用性。

  2025年02期 v.42;No.202 96-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 971K]
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• 双Heston跳扩散下带随机利率模型的欧式期权定价

  杜文璇;

  考虑到金融资产价格的波动性及跳跃现象，提出了双Heston跳扩散下带随机利率模型。在风险中性测度下给出了零息债券的价格，利用远期测度变换、傅立叶逆变换以及Feynman-Kac定理给出了级数形式的欧式期权定价公式，并通过数值模拟验证了模型的有效性。

  2025年02期 v.42;No.202 102-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 990K]
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基础理论研究

• 碳交易机制下考虑零售商公平关切的双渠道供应链稳定性分析

  司凤山;葛彤彤;王晶;

  针对供应链系统的稳定性问题，在碳交易机制下构建动态博弈模型，探究决策变量调整速度、公平关切等因素对系统稳定性的影响，刻画系统从博弈初始态到均衡态的演化过程，并对混沌系统实施有效控制。研究发现：价格调整速度存在范围限制，否则极易引起系统经历稳定状态、倍周期分岔状态和混沌状态而失去稳定；系统失稳引起价格和碳减排率出现波动，企业难以稳定获利；零售商公平关切的增强会加大系统失稳的风险，并制约制造商决策的空间；无论系统是否稳定，零售商的公平关切行为对制造商不利而对自身有利，系统失稳状态下这种趋势更显著；稳定系统中碳交易机制的引入对制造商和零售商都不利，但是系统失稳时加剧制造商的不利而对零售商有利；延迟反馈控制法能够使失稳系统重回稳定状态，从而提高系统的可控性。

  2025年02期 v.42;No.202 109-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1344K]
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• 基于修正函数投影同步的Hopf极限环反控制

  蔡萍;

  研究了异结构混沌系统的Hopf极限环反控制问题。基于Lyapunov稳定性理论和自适应控制设计了一个控制策略，并采用Lü系统和一个新的参数失配的混沌系统验证所提策略，实现了在指定的位置生成Hopf极限环、极限环的中心可以在任意点选择、极限环的振幅可以控制等控制目标，数值模拟的结果与理论分析一致。

  2025年02期 v.42;No.202 119-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1025K]
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