2024年, 第42卷, 第05期　
刊出日期：2024-10-15

  

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  基于多应力加速退化的机载电子部件可靠性试验方法

  王鹏, 田润操, 杜洪光, 丛玮, 张帆, 于光, 杨吕珊

  中国民航大学学报. 2024, 42(05): 1-8.

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  可靠性试验是获取基础安全性数据的重要来源之一。考虑机载设备的实际工作环境，多种应力共同作用导致产品失效且存在复杂的相互作用，本文提出一种基于多应力广义耦合加速退化的可靠性试验方法，可以直接获取用于适航符合性验证的基础安全性数据。首先，建立考虑多应力广义耦合的非线性Wiener加速退化模型，结合相关性分析确定应力耦合形式；其次，提出基于多应力加速退化模型的最大似然估计与参数优化方法，解决多参数估计难题；最后，以某机载LED芯片为对象开展三应力加速退化试验，实现寿命评估。结果表明，相比于传统多应力加速模型，本文所提方法更贴近实际工况，误差控制在1%以内，寿命评估精度较高，可以有效解决基础数据缺失和不准确的现实适航问题。
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  航空座椅垫集中参数模型研究

  解江, 钟欣言, 石霄鹏, 陈英实, 李威良

  中国民航大学学报. 2024, 42(05): 9-13+27.

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  为解决航空座椅垫由于变形较大，易导致航空座椅有限元模型冲击模拟中出现负体积和计算时间过长的问题，本文提出一种由并联的非线性弹簧和线性阻尼构成的航空座椅垫集中参数模型。首先，开展了航空座椅垫材料的静动态压缩试验，分别建立了航空座椅垫有限元模型和集中参数模型；其次，根据有限元仿真结果拟合了集中参数模型的弹簧阻尼参数，并对比两种模型在14、16、19 g三角脉冲下的动力学响应。结果表明，两种模型的一致性较好，本文建立的航空座椅垫集中参数模型可为含座椅垫的复杂有限元模型简化提供支持。
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  无人机数据链射频前端高强辐射场干扰效应研究

  马振洋, 李慕凡, 李斌

  中国民航大学学报. 2024, 42(05): 14-21.

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  针对四旋翼无人机（UAV,unmanned aerial vehicle）数据链在低空飞行时易受高强辐射场（HIRF,high intensity radiated field）干扰的问题，本文采用场-路联合仿真的方法对其进行干扰效应的研究。首先，利用电磁仿真软件探究UAV整机模型在HIRF下的天线耦合效应，并对不同辐照方向、信号类型和脉宽系数下的耦合电压进行分析；其次，通过电路设计分析软件对数据链射频（RF,radio frequency）前端电路进行注入仿真并分析干扰效应。结果表明，脉宽系数越小，高斯脉冲造成的干扰越强，相同脉宽系数下的调制高斯脉冲造成的干扰强于高斯脉冲；干扰信号的加入会导致射频前端中频（IF,intermediate frequency）输出信号的峰值显著增大，峰值频率发生偏移以及信噪比降低。
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  现代民机航线运行安全态势风险算法模型研究

  刘素娟, 李喆, 黄爱军

  中国民航大学学报. 2024, 42(05): 22-27.

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  本文结合影响航空公司安全运营和客户关注的因素，提出航线运行安全态势风险算法模型。首先，从事故症候严重/一般、不安全事件、故障千时率、使用困难报告等级、航班不正常情况、持续适航事件风险等级、商业运行放行条件指数、重要类级别以上的服务通告（SB,service bulletin）未贯彻风险8个方面，计算航空运输协会（ATA,Air Transport Association）各章节风险指数；然后，根据单架机风险指数组成的机队风险指数清单，获悉航司各架飞机的风险点；最后，在此基础上分析症结点，提供减缓风险的措施。验证表明，该算法模型可提升机队运营效率和经济性，从而保证飞机安全、通畅运营。
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  超声速边界层自然转捩影响因素研究

  樊佳坤, 谢露, 徐家宽, 乔磊, 白俊强

  中国民航大学学报. 2024, 42(05): 28-35+51.

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  为了研究马赫数、雷诺数、后掠角、壁面温度和压力梯度等因素对超声速边界层自然转捩横流模态和Oblique T-S模态的影响，在平板、翼型和无限展长后掠翼等二维或准三维流动中使用线性稳定性理论（LST, linear stability theory）和eN转捩预测方法，通过变参数分析研究了这几类影响因素分别对横流模态和Oblique T-S模态N因子的作用效果。基于文中算例所设置的来流和壁面条件进行计算，计算结果表明，横流模态N因子增长速率分别与来流马赫数、雷诺数呈正相关；随着后掠角从30°增加到60°，横流模态N因子值的增长不断加快，超过60°以后驻波N因子值增长开始减弱，而行波N因子值在60°～75°范围内变化不明显，可以推断行波N因子值开始衰减的临界后掠角更大；Oblique T-S模态N因子值的增长速率分别与来流雷诺数、壁面温度与来流温度的比值呈正相关，当来流马赫数越大或者顺压力梯度越大时增长速率减小。因此，来流马赫数的变化对自然转捩的影响与所分析的不稳定模态类型有关，而来流雷诺数的变化对自然转捩横流模态和Oblique T-S模态N因子的影响趋势是一致的。
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  基于多种分析方法的低压涡轮边界层流动特性研究

  孙爽, 黄禛, 康晋辉, 孙小鹏, 王茂茂, 卢乐晗

  中国民航大学学报. 2024, 42(05): 36-44.

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  为探究航空发动机低压涡轮吸力面边界层受尾迹影响下的非定常流动特性，本文采用商用软件CFX 15.0进行数值模拟，并使用具有上游尾迹模拟功能的叶栅实验台进行了实验验证。首先，在保持轴向转速不变的情况下，调整上游尾迹杆转速实现了3种不同的上游尾迹折合频率。其次，利用数值模拟得到了3种工况下低压涡轮吸力面边界层流场数据并进行对比分析，分析中特别使用了本征正交分解（POD,proper orthogonal decomposition）、动态模态分解（DMD,dynamic mode decomposition）和傅里叶模态分解（FMD,Fourier mode decomposition）3种新式流场分析方法。结果表明，在3种折合频率下，尾迹中心通过分离区域时，其距离叶面的高度差别较大，尾迹作用下的吸力面边界层中尾迹的影响程度与识别到的主要特征也存在较大差别。
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  基于时频图学习的北斗卫星导航系统干扰类型识别

  刘瑞华, 张艳婷, 马赞

  中国民航大学学报. 2024, 42(05): 45-51.

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  针对当前干扰识别算法依赖特征工程提取特征存在提取繁琐、识别准确率受干信比取值影响较大的问题，本文提出在不同干信比情况下基于时频图学习的北斗卫星导航系统（BDS,Beidou navigation satellite system）干扰类型识别方法。以航空机载北斗卫星导航系统B1I信号为对象，对原始B1I信号、包含干扰的B1I信号进行短时傅里叶变换，将变换后获取的时频图作为支持向量机和卷积神经网络模型的输入向量，完成干扰类型的检测与识别。仿真结果表明，两种机器学习识别算法的平均识别率均达到了99%以上，识别结果比传统决策树识别算法提升了30%以上，解决了现有干扰识别算法需要严重依赖人工设计的特征工程手动提取干扰信号特征以及识别率较低的问题。该研究结果可为后续的干扰抑制工作提供先验信息，提高航空领域中北斗卫星导航系统的安全性。
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  融合航空噪声与CoMOLA模型的机场周边土地利用优化

  王超, 崔春梅, 李雯清

  中国民航大学学报. 2024, 42(05): 52-58.

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  航空噪声是影响机场周边土地利用配置的重要因素，基于航空噪声相容性进行机场周边土地利用优化对促进机场周边区域发展有重要意义。基于航空噪声相容性的机场周边土地利用规划问题，构建了融合航空噪声相容性的土地利用分配约束多目标优化（CoMOLA,constrained multi-objective optimization of land use allocation）模型。结合航空噪声与土地利用相容性模型和非优势排序遗传算法，设置土地利用转换、面积、综合效益的外部模型，最后对相邻土地间相容性进行分析，对不相容地块提出相关的解决措施。研究结果表明，本模型有效地融合了航空噪声与机场周边土地利用规划，有助于机场周边土地利用规划的政策部署，丰富了机场周边国土空间优化模型，对航空港协调发展具有实际意义。
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  用于移动机器人路径规划的改进强化学习算法

  张威, 初泽源, 杨玉涛, 王伟

  中国民航大学学报. 2024, 42(05): 59-65.

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  针对传统Q-learning算法规划出的路径存在平滑度差、收敛速度慢以及学习效率低的问题，本文提出一种用于移动机器人路径规划的改进Q-learning算法。首先，考虑障碍物密度及起始点相对位置来选择动作集，以加快Q-learning算法的收敛速度；其次，为奖励函数加入一个连续的启发因子，启发因子由当前点与终点的距离和当前点距地图中所有障碍物以及地图边界的距离组成；最后，在Q值表的初始化进程中引入尺度因子，给移动机器人提供先验环境信息，并在栅格地图中对所提出的改进Q-learning算法进行仿真验证。仿真结果表明，改进Q-learning算法相比传统Q-learning算法收敛速度有明显提高，在复杂环境中的适应性更好，验证了改进算法的优越性。
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  机场水泥混凝土道面成型阶段早期开裂成因与控制技术

  高志斌, 李克非

  中国民航大学学报. 2024, 42(05): 66-72+82.

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  在机场水泥混凝土道面板浇筑成型的早期阶段，如果混凝土结构体内部存在裂缝缺陷，在变形作用下微裂缝会逐渐扩展成为可见裂缝，甚至发展成道面病害。为控制早期微裂缝持续扩展，本文通过结合某机场道面工程，从水泥混凝土道面材料、道面板设计、道面施工3个方面分析道面板开裂成因及对应的控制措施。本研究可为需要控制早期混凝土微裂缝的类似工程提供参考。
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  飞机主起落架-刚性跑道动力相互作用与响应分析

  杜浩, 李沛霖, 侯天新

  中国民航大学学报. 2024, 42(05): 73-82.

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  为了进一步明晰飞机-跑道系统的相互作用机制和动力响应，首先，本文建立了飞机主起落架-刚性跑道动力相互作用的物理模型，将飞机轮胎和跑道地基分别模拟为刚性滚子模型和Pasternak地基模型；其次，基于位移协调原理推导出刚性滚子模型和Pasternak地基模型的数学表达式，采用新型快速显式积分算法求解飞机起落架和跑道结构的振动响应；最后，以B737-800典型机型为例，通过研究不同跑道结构强度、飞机滑跑速度、道面平整度下的飞机子系统和跑道子系统的动力响应，揭示影响飞机安全、舒适度和跑道结构安全的关键因素。结果表明：地基刚度衰减对跑道振动响应的影响程度较大，最大增幅可达56.13%；随着飞机滑跑速度增大，机轮轮下道面振动位移峰值先增大后减小，而机身和机轮振动加速度峰值均持续增大；由于起落架缓冲器的消散作用，跑道平整度变化对机身振动加速度的影响存在滞后效应。
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  空铁综合运输网络互补作用分析

  王飞, 伍加伟, 黄宝军

  中国民航大学学报. 2024, 42(05): 83-88.

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  为更好地发挥航空运输和高铁运输的优势，本文研究了空铁综合运输网络的互补作用。首先，以城市为节点，以航线/高铁线路为边，以单日航班频率/高铁班次频率为权值，构建了航空网络、高铁网络和空铁综合运输网络。其次，采用枚举法和遗传算法，基于网络加权效率研究了网络的鲁棒性，并识别出网络关键节点组合。再次，针对随机节点失效和关键节点失效两种情况，分别从鲁棒性、互补强度两个方面研究了高铁网络和航空网络的互补作用。结果显示：空铁综合运输网络的加权效率为0.317，明显高于航空网络0.268和高铁网络0.209，当独立的高铁网络不连通时，空铁综合运输网络仍然连通；当随机节点和关键节点失效时，高铁子网络对航空子网络的互补强度平均值分别为0.072和0.435，航空子网络对高铁子网络的互补强度平均值分别为0.217和0.368，关键节点失效时的互补作用更强。结果表明，空铁综合运输网络结合了航空网络和高铁网络的优势，具备更好的鲁棒性，航空网络和高铁网络能够发挥互补作用，且当关键节点失效时，互补作用更为明显。
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  数据驱动的机场航空器污染物排放清单及特征分析

  孙娇娇, 胡荣, 潘肖然, 邓松武, 官兆玮

  中国民航大学学报. 2024, 42(05): 89-96.

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  ：提高机场航空器污染物排放清单精度是发展绿色民航的重要前提。本文首先以2019年广州白云国际机场航班运行数据和航空例行天气报告数据为数据驱动，对发动机燃油流量、污染物排放指数、混合层高度和航班运行阶段时长等关键参数进行计算修正；其次，基于国际民航组织标准模型和数据驱动修正模型（简称修正模型）建立碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化物（NO_x）的排放清单并进行对比分析；最后，从航空器类型、时间和空间3个维度探究污染物的排放特征。结果表明：修正模型得到的HC、CO、NO_x年排放量比标准模型分别降低了10.26%、11.94%、26.03%;A320机型具有较低的排放强度；08:00—10:00为3类污染物的高峰排放时段，而02:00—03:00为低峰时段；HC和CO全年排放变化较小，而NO_x在混合层高度偏高和相对湿度偏低的11—12月排放偏高；3类污染物排放主要分布于离港航路点LMN、YIN、VIBOS所对应的空间方向。