为加深对振荡喷雾的雾化特性及其与不稳定燃烧的关系的认识,针对低温推进剂液体火箭发动机中广泛应用的气液同轴离心式喷嘴和液液同轴离心式喷嘴,从受激振荡、自激振荡以及喷雾振荡与燃烧稳定性三个方面对研究现状进展进行了综述,总结了以往研究中的成果以及需要克服的关键技术难题,以加深对振荡喷雾及其与燃烧稳定性关系的认识。通过综述可知:对于受激振荡,对于常温常压条件下的供应系统流量振荡引起的前端压力振荡的研究比较充分,但缺少对燃烧室压力变化引起的反压振荡的研究以及超临界条件下喷雾受激振荡的研究；对于自激振荡,研究主要集中在液体中心型同轴离心喷嘴,对于气体中心型同轴离心喷嘴和液液同轴离心喷嘴的研究还较少；光学诊断技术仍难以提取单一的燃烧流场信息。

为充分利用月球探测任务完成后的探测器,提出控制其从环绕月球或地球的轨道出发开展多个小天体飞越探测拓展任务。结合月球探测任务完成后的探测器飞行状态,重点分析了逃逸月球或地球的能量需求,以及小天体飞越探测的其他必要条件,如小天体亮度、星载设备能力约束等。研究了小天体目标确定和转移轨道设计方法,针对小天体目标众多引起的搜索空间和计算量大、多目标序列优化复杂等问题,设计了小天体目标多层择优搜索算法。以嫦娥五号为例,搜索得到了多个可行的小天体飞越探测方案,结果表明在给定约束下可以交会最多5个小天体,包括尺寸较大的小行星12923。研究结论可直接用于嫦娥五号拓展任务,并为后续月球和小天体探测任务提供有益参考和借鉴。

为有效解决现有燃气引射气源存在的诸多缺点,适应一种引射系统大流量、小型化的需要,在综合分析各燃气引射气源方案的基础上,研制了一种以空气、酒精作为推进剂的多点喷射结构的燃气发生器,并开展了多种工况下的试验研究。结果表明:采用的多点喷射方案大大提高了空间利用率,有效满足了引射系统小型化的要求；喷雾性能好,喷雾锥角及粒径优于设计指标要求；点火可靠性高,解决了领域内现有燃气发生器点火可靠性低的缺点；点火迅速,燃烧平稳,可实现较为均匀的出口温度场；燃气发生器工作范围较宽,能在余气系数2.52～4.34范围内稳定燃烧；高效的火焰筒内壁空气冷却方式有效保证了燃气发生器长时间工作运行。

为了提高低功率霍尔推力器放电通道内中性原子分布均匀性,采用有限元方法对阳极供气环关键结构参数进行优化研究。针对双腔式阳极供气环结构,重点分析了缓冲腔容积比以及缓冲腔隔板导流小孔数量等关键参数对阳极供气均匀性的影响。研究结果表明:随着缓冲腔容积比的增大,阳极供气环出气孔差异率先快速减小后趋于稳定,其中当容积率k=1.0时,平均差异率和最大差异率分别为1.77%和3.79%；隔板间导流小孔数量从8增加到14时,出气孔差异率呈现浴盆曲线特性,其中导流孔数量为10时,平均差异率和最大差异率分别为1.8%和3.8%。研究结果可为霍尔推力器阳极供气环工程设计提供理论支撑。

TSO-C151b标准中近地告警包线为通用模型设计,未结合飞机的自身特性。为精确给出飞机过大下降速率告警包线,通过结合飞机自身气动特性和操纵特性,分析告警机理,建立飞机六自由度仿真程序。依据飞机发动机数据、气动力数据、质量特性数据等,建立仿真模型及操作程序,实时模拟飞机各舵面的操作响应过程,以及飞机的运动姿态和飞行轨迹,计算飞机在不同下降速率时拉起的损失高度,设计近地告警包线。实际试飞数据验证了模型设计合理,计算结果准确。同时,将仿真计算得出的告警包线与TSO-C151b对比,给出适用于飞机的近地告警包线使用建议,保证飞机飞行安全。

具有高柔顺性、低能耗、高功率等特点的微型软体机器人在管道检修、战场侦察等复杂环境中具有广阔的应用前景。能源与驱动器决定了微型软体机器人运动方式和运动性能。为使更多研究人员了解现有柔性驱动技术及其能量来源的研究进展,从物理能源驱动、化学能源驱动以及生物混合驱动三方面入手,总结了基于这三种能源的典型驱动方式并分析其优劣。对现有柔性驱动及其能源存在的不足与未来发展进行讨论与总结,可为后续软体机器人柔性驱动技术发展与性能提升提供参考。

为预报泵喷推进器转子与周期性前导叶尾流互作用线谱非定常推力,忽略泵喷推进器转子叶片厚度,将泵喷转子简化为环形叶栅,根据片条理论,在半径r处截取泵喷转子分段,忽略流场参数沿分段径向的变化,从而可将该环形叶栅分段视为平面叶栅,在平面叶栅与简谐波互作用的基础上考虑周期性进流,推导得到前导叶分段与转子分段互作用线谱非定常激振力,转子分段周向积分得到非定常推力线谱预报公式,通过数值和试验方法验证公式的有效性。开展设计参数影响分析,得到当前导叶-转子间距与前导叶弦长的比值大于1时,转子-后导叶间距对转子单个叶片的激振力线谱推力几乎不存在影响。

针对电机的电磁振动噪声问题,发现了提高电机气隙磁密的正弦性不一定能够降低电机的振动噪声。鉴于此,分析了引起电机振动和噪声的主要力波阶次和频率,并探究了气隙磁密3次谐波与电机振动噪声的具体函数关系。为了分析引起电机振动和噪声的主要力波阶次和频率,在利用解析法的基础上排出力波表,确定了主要噪声源。为了探究气隙磁密3次谐波对电机振动噪声的影响,建立了气隙磁密及径向力波的数学模型,并通过遗传算法求解了电机气隙磁密3次谐波的最佳幅值。分析结果显示,提高气隙磁密正弦性不一定能够降低电机振动噪声,气隙磁密3次谐波在一定范围内存在最优值使得电机振动噪声最小。分析结果为低噪声电机的设计提供了参考依据。

为解决电机轴承故障状态难以识别,从而造成诊断精度不高的情况,提出了一种基于信号特征提取与极限梯度提升算法(extreme gradient boosting, XGBoost)结合的电机轴承故障诊断模型。使用优化的变分模态分解获得振动信号的固有模态函数(intrinsic mode function, IMF)分量,再基于多尺度熵理论计算各IMF分量的多尺度熵值进行特征重构。在鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm, WOA)中引入遗传算法的选择、交叉、变异操作对WOA进行改进。用改进的WOA算法对XGBoost的超参数进行寻优,获得了帮助XGBoost取得最优分类效果的超参数组合,将7种不同故障类型的振动信号进行重构后输入优化的XGBoost模型进行故障诊断。实验结果表明,所提GWOA-XGBoost模型的电机轴承故障诊断精度能够达到97.14%,相较于传统诊断方法,性能提升效果显著。

预报潜艇上浮运动是探索研究潜艇上浮运动控制规律以及潜艇安全上浮的前提。就潜艇上浮运动的数值计算方法和计算流程进行了详细介绍,对数值计算方法中的湍流模型及离散格式等进行了优选。基于模型上浮试验结果,对数值计算的不确定度进行了分析且对数值计算结果进行了验证。证明了该数值计算的可靠性,并发现数值计算结果与试验结果很接近,验证了该数值计算方法的可行性,说明该数值计算方法和试验可为潜艇上浮运动的研究提供参考和借鉴。

主流的联邦学习(federated learning, FL)方法需要梯度的交互和数据同分布的理想假定,这就带来了额外的通信开销、隐私泄露和数据低效性的问题。因此,提出了一种新的FL框架,称为模型不可知的联合相互学习 (model agnostic federated mutual learning, MAFML)。MAFML仅利用少量低维的信息(例如,图像分类任务中神经网络输出的软标签)共享实现跨机构间的“互学互教”,且MAFML不需要共享一个全局模型,机构用户可以自定制私有模型。同时,MAFML使用简洁的梯度冲突避免方法使每个参与者在不降低自身域数据性能的前提下,能够很好地泛化到其他域的数据。在多个跨域数据集上的实验表明,MAFML可以为面临“竞争与合作”困境的联盟企业提供一种有前景的解决方法。

为解决修复纹理精细、背景复杂图像中大面积不连续语义缺失时存在的边缘伪影和语义不连续的缺陷,提出一种并行生成卷积的残差连接图像修复算法。将残缺图像输入一个两列平行卷积的结构修复网络得到两个具有不同感受野大小的图像分量,通过共享解码合并两个图像分量并计算输出的L2损失优化网络。将结构修复网络的输出送入包含残差连接与注意力机制的细节修复网络,融合上下文信息,改善修复细节能力。使用全局与局部鉴别器和预训练视觉几何组网络计算损失,对修复网络进行整体判别优化,增强修复结果的整体与局部一致性。在国际公认数据库上验证提出算法的性能,实验结果表明:提出算法可以有效修复复杂背景且包含精细纹理的大面积不规则缺失区域,提升图像细节、语义和结构的真实性与完整性,其峰值信噪比和结构相似度优于经典的对比算法。

基于2D的行为识别网络通常融合多张视频帧的分类结果识别不同的行为,但其在卷积过程中缺少对时空特征提取。针对该问题,基于时间位移模块(temporal shift module,TSM)的思想设计了一组多时间尺度卷积,包含不同设计的卷积核以提取融合不同时间尺度的时空信息。通过控制多时间尺度卷积嵌入ResNet50网络的位置及其模块的参数设置,寻找最优的基于多时间尺度卷积的行为识别网络。使用PyTorch深度学习框架训练模型,在大型开源数据集Something-Somethingv2上进行了实验研究。结果表明,基于多时间尺度卷积的行为识别网络对行为识别准确率达到了59.47%,优于TSM等网络。

视觉系统是自主无人系统的重要组成部分,附着在相机镜头表面的雨滴会在图像中产生伪影,造成图像质量退化,进而显著影响视觉系统的性能。为此全面深入地调研了近年来附着雨滴的检测和去除方法,凝练了附着雨滴检测和去除问题的本质,并总结了现有方法中使用的雨滴成像模型；从基于模型、基于数据驱动和基于摄像系统三个方向分类梳理了不同的技术方法；从网络架构和损失函数两个方面详细概述了深度网络模型的发展；汇总了现有文献中公开的附着雨滴数据集,并通过实验结果对部分算法的性能进行比较；讨论了检测和去除附着雨滴任务中存在的主要问题,并对该领域未来可能的发展方向进行了展望。

全极点模型对信号构建线性模型,通过对模型进行定阶和计算可以得到估计信号的各个参数,从而实现信号预测。子带融合之前需要进行相干处理,可以通过相干函数等方式解决。root-MUSIC算法在低信噪比环境中极点选择并不稳健,会导致模型在阶数上判断错误。为解决全极点模型方法中子带融合在信噪比低时模型阶数估计不准的问题,提出一种噪声抑制方法。对信号Hankel矩阵的主对角奇异值矩阵加权处理,以消除噪声分量,并利用整体前向预测矩阵得到整体频段极点值与极点幅值,由此估计出低信噪比时的多子带融合信号。结果表明所提方法在仿真环境下,在信噪比-20 dB至10 dB时,相较于传统极点模型方案具有更好的估计结果。

为应对强电磁脉冲对电子信息系统的威胁,设计了一种具备收发兼容特性的超宽带强电磁防护能量选择表面,有效拓展了能量选择表面的工作带宽和工作频率,可为L、S、C波段的超宽带用频装备提供不低于14 dB的防护效果。该能量选择表面是一种周期结构,每个单元包含一对箭头形结构和一个开关二极管,可根据外界辐照电磁波的能量密度自适应切换反射或透波状态,从而实现强电磁防护与工作信号收发兼容。仿真研究表明,这一新型能量选择表面在L、S、C波段的插入损耗小于1 dB,强电磁防护能力达到22 dB。在波导中对设计的样件进行了性能验证,结果显示,该样件在波导中的平均插入损耗为1 dB,防护能力达到了14 dB,初步验证了设计结构的低插入损耗和高防护特性。

五电平有源中点钳位(five-level active-neutral-point-clamped, 5L-ANPC)变频器拓扑结构简单,可直接通过公共直流母线供电,易于实现能量回馈,非常适合用于5~10 kV直流供电的船舶推进变频调速领域。简要介绍了5L-ANPC的主电路拓扑和工作原理,针对5L-ANPC拓扑杂散参数较大的四种换流回路,在兼顾可靠性及适装性前提下,设计了纯电容吸收电路。在上述基础上,分析了设置吸收电路后的5L-ANPC拓扑采用传统电压过零切换策略时存在的内开关管过压问题,并提出一种考虑吸收电路的切换策略,实现了输出电压过零器件安全切换,且避免了电压异常跳变。通过仿真和实验验证了所提考虑吸收电路的输出电压过零切换策略的有效性、正确性。

针对边界元法推算潜艇腐蚀电场分布时边界条件影响电场信号特征,导致螺旋桨区域产生奇异峰现象的问题,以实测船用921合金钢和镍青铜螺旋桨材料极化曲线作为建模边界条件,重点对比分析了恒电位和非线性边界条件下的电场特征,并通过建立阻抗谱参数下的船壳-螺旋桨电化学阻抗等效电路,分析了潜艇腐蚀电场螺旋桨区域产生奇异峰的原因。仿真结果表明:潜艇电场特征分布及螺旋桨区域奇异峰现象与船体材料电化学极化状态有关,合理设定非线性极化边界参数可达到削弱奇异峰现象、平滑腐蚀电场模型的效果。

为掌握带内双频电磁辐射对雷达的虚警干扰规律,以频率步进连续波雷达为研究对象,基于理论分析与效应试验,研究了虚警目标的电平变化规律、波形特征以及出现位置规律。结果表明:受试雷达在带内双频电磁辐射作用下,不考虑互调干扰时,至多产生两个位置随机的“山丘型”虚警目标,两者距离差与双频干扰频差有关。双频干扰中两分量互相压制,即当任一干扰分量强度恒定时,随着另一个分量的增强,前者形成的虚警目标电平缓慢下降,最终降速基本恒定,而后者形成虚警目标电平逐渐升高,直至电平恒定；若双频干扰信号两分量同比例增强,则两个虚警目标电平均在初期近似线性上升,而后增速逐渐降低至零。