• 2009年第31卷第4期文章目次
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    • >机械工程
    • 计算机控制抛光中基于等面积增长螺旋线的加工路径

      2009, 31(4):1-4.

      摘要 (8580) HTML (90) PDF 531.51 K (5627) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前计算机控制抛光工艺中使用的阿基米德螺旋线路径,存在加工工件中心区域时工件转速过快的缺点。为了克服该缺点,分析了螺旋线路径加工的特点,分析表明工件的瞬时转速取决于加工点的驻留时间密度和螺旋线的面积增长速率。据此,提出了一种新的螺旋线作为抛光路径,该螺旋线的面积增长速率恒定,因此也称为等面积增长螺旋线。利用该螺旋线路径,加工转速趋于恒定,可降低加工中心区域的转速,从而降低对机床运动性能的要求,降低设备成本和加工成本。实验结果证实,阿基米德螺旋线路径加工中心区域容易产生过加工问题,加工精度较低;等面积增长螺旋线路径加工可避免中心区域过加工问题,获得较高的加工精度。

    • 磁流变抛光螺旋扫描方式的算法与实现

      2009, 31(4):5-9.

      摘要 (8072) HTML (86) PDF 555.15 K (5413) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究基于螺旋扫描路径的光学镜面磁流变抛光的算法与实现。该算法将去除函数矩阵转化成驻留时间解算的线性方程组的系数矩阵,并利用其为稀疏矩阵的特点来进行快速迭代计算,然后将求得的驻留时间分配到螺旋扫描路径上以求得整个路径上速度变化,从而控制磁流变抛光机床直线轴和转轴作插补运动。利用该算法在自研的KDMRF-200磁流变抛光机床上对一K9玻璃平面镜进行了两次迭代加工,面形均方根误差由初始的0.128λ加工到0.022λ,验证了该算法的正确性和实用性。

    • 应用细小离子束加工小型精密光学零件

      2009, 31(4):10-14.

      摘要 (7895) HTML (78) PDF 383.28 K (5445) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着现代光学技术的发展,全频段误差控制已成为高精度光学零件制造的一个基本要求。基于小磨头抛光原理的先进修形技术虽然能有效修正低频面形误差,但对于中高频段的面形误差难以修正。中高频误差成为了现代光学加工普遍关注的难点。理论研究表明,减小小磨头尺寸可以提高工艺对中高频误差的修正能力,进一步提高光学加工精度。本文针对中高频面形误差的控制问题,开展细小离子束修形工艺研究,研究了获取小束径离子束的引束机理和引束结构,初步实现了稳定的细小离子束,针对某小型精密光学元件的具体加工问题,仿真研究了不同束径的加工效率和加工残差,并选择最优束径对元件进行了加工试验,使元件的精度从初始的0.111λ rms减小到了0.015λ rms(λ=632.8nm)。

    • 相位恢复镜面检测性能研究

      2009, 31(4):15-19.

      摘要 (7558) HTML (82) PDF 415.50 K (5490) 评论 (0) 收藏

      摘要:在镜面面形检测中应用相位恢复技术,可以简化测量系统,增强抗震动干扰能力。为确定相位恢复镜面测量系统的性能,从两个方面进行了研究。结合提出的相位恢复测量系统,运用傅立叶光学和几何光学理论讨论硬件对测量范围的限制,确定了CCD像素尺寸与被测镜 f 数,CCD整体尺寸与被测镜最大像差之间的定量关系。从算法效能角度,采用单因素仿真实验考察算法对镜面误差幅度和频率的适应性。仿真结果表明,表面误差频率在31.4mm附近时算法效率较高,过高或过低都将降低算法的效率;误差幅值的影响不大,镜面误差RMS值大至六个波长,小至百分之波长算法都可以胜任。

    • 基于去除函数预测模型的磁流变抛光工艺优化研究

      2009, 31(4):20-24.

      摘要 (8081) HTML (82) PDF 450.78 K (5883) 评论 (0) 收藏

      摘要:在分析磁流变抛光加工过程的基础上,建立了磁流变抛光的去除函数预测模型,该模型利用加工前后的面形误差分布和仿真计算的面形残差分布,针对不同材料间的去除函数模型效率系数进行辨识,能够实现去除函数模型的准确预测。以该模型为基础,通过在传统磁流变抛光工艺中加入去除函数效率系数实时辨识的工艺环节,可以对磁流变抛光的加工工艺进行优化。利用该优化工艺对一块口径202mm的HIP SiC进行9次循环迭代加工,采用子孔径拼接测量技术进行测量,面形误差由初始的PV 0.72μm,RMS 0.108μm提升到最终的PV 0.13μm,RMS 0.012μm。实验表明,去除函数预测模型能够优化磁流变抛光工艺,提高加工的确定性和增强工艺的适用性,实现光学镜面的高精度确定性磁流变抛光加工。

    • 纳米金刚石磨料磁流变抛光材料去除机理与工艺研究

      2009, 31(4):25-30.

      摘要 (7872) HTML (91) PDF 959.16 K (5759) 评论 (0) 收藏

      摘要:理论分析与实验验证表明,纳米金刚石磨料磁流变抛光材料去除机理是塑性剪切去除。在KDMRF-1000F磁流变抛光机床上进行工艺实验,研究抛光轮与工件表面的间隙、抛光轮转速、磁场强度对峰值去除效率和表面粗糙度的影响。工艺实验表明,去除函数具有良好的稳定性和重复性,2.5h以内峰值去除效率稳定在±0.3%以内,体积去除效率稳定在±0.5%以内。直径202mm(有效口径95%)的HIP SiC平面镜采用子孔径拼接测量方法,经过磁流变粗抛(30h)和精抛(9h)后,面形误差PV值 0.13μm,RMS值0.012μm,表面粗糙度RMS值2.439nm。

    • 光学阵列器件的慢刀伺服车削加工技术

      2009, 31(4):31-35,47.

      摘要 (8765) HTML (80) PDF 664.98 K (6087) 评论 (0) 收藏

      摘要:慢刀伺服技术是相对于快刀伺服提出的方法。采用 C轴、X轴、Z轴联动的方法在极坐标或圆柱坐标内进行加工。光学阵列如微透镜阵列、微反射镜阵列在高速数据、声音和视频信号传输中具有重要作用。将光学阵列看作一个自由曲面,使用慢刀伺服车削技术一次加工成形,可以解决传统加工中将光学阵列分块加工后拼装和调整的困难。但是由于光学阵列表面形状复杂,其表面法线的突变可能会使机床运动超出伺服轴执行能力。根据慢刀伺服加工技术的特点,建立了伺服轴执行能力限制曲线,研究了不同刀具半径补偿方式对加工的影响。实验结果表明,根据机床伺服轴执行能力合理选择刀具半径补偿方式可实现微光学阵列器件高精度加工。

    • 内表面间垂直度的高精度测量方法设计与误差分析

      2009, 31(4):36-41.

      摘要 (7856) HTML (80) PDF 508.14 K (5715) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对框体类零件超精密加工的难点问题——内表面间垂直度误差的高精度测量,提出了一种基于波面干涉技术测量的新方法,建立了垂直度测量系统,分析了各调整误差对测量结果的影响。该方法能够实现框体类零件内表面间垂直度误差的高精度测量与评价,并能得到误差的三维分布,测量结果可直接用于零件的确定性修形加工。实验表明,该方法可实现0.6″的综合测量精度。

    • 音圈式快速伺服刀架的分析与设计

      2009, 31(4):42-47.

      摘要 (7981) HTML (81) PDF 678.69 K (5690) 评论 (0) 收藏

      摘要:自由曲面光学零件面形复杂,快刀伺服车削加工是其高效加工手段。针对压电陶瓷型伺服刀架行程小,加工能力有限的问题,提出一种基于音圈式直线电机驱动的快刀伺服方案。音圈式快速伺服刀架行程大,可大大拓宽快刀伺服加工范围。以典型光学零件加工为例,对快速伺服刀架所应具备的关键性能指标进行分析,给出了音圈电机的结构,对音圈式伺服刀架进行了理论建模、控制器设计以及实际性能测试。测试结果表明,所设计的音圈式伺服刀架行程大、频响高,在刀架行程为±100μm时可达到300Hz的频响能力,同样行程下的频响指标优于国外同类产品。

    • >信息与通信工程
    • 连续波雷达低仰角测量算法研究

      2009, 31(4):48-51.

      摘要 (6308) HTML (83) PDF 342.64 K (5770) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对采用频域比相测角的连续波体制雷达,提出了一种基于频域比幅测角的低仰角测量算法。通过分析比相测角与比幅测角的关系,得到可以通过在频域比幅实现连续波雷达角度测量的结论。结合C2算法,实现了连续波雷达低仰角测量算法。通过实际试验结果分析,表明该算法具有优良的抗多径干扰性能。

    • 高重频频率步进雷达强杂波抑制

      2009, 31(4):52-57.

      摘要 (6663) HTML (76) PDF 1.87 M (5014) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高重频频率步进雷达,提出了抑制强杂波的有效处理流程。在接收机前端控制中频带通滤波器的通带范围以减少进入后续处理的折叠杂波,在信号处理机中针对目标运动速度的不同提出了两种方法:通过波形参数设计及高分辨处理消除杂波对高速目标的影响;利用两幅高分辨距离像(HRRP)进行杂波相消以抑制杂波对低速目标的干扰。该处理不需要改变基本的频率步进波形,具有简单易行的优点。仿真和试验结果验证了所提方法的有效性。

    • >电子科学与技术
    • 集总电阻加载的超薄吸波材料设计

      2009, 31(4):58-61.

      摘要 (6479) HTML (88) PDF 455.56 K (5634) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过在周期结构中加载集总电阻,能够有效吸收入射电磁波,减小目标RCS。给出了两种超薄吸波结构,都具有厚度薄、重量轻的特点。分析了两种吸波材料的吸波机理,给出了表面反射系数的计算公式。实际加工了两种吸波材料,并对其吸波性能进行了分析。

    • >计算机科学与技术
    • 一种基于0-1整数规划的全局数据分布优化方法

      2009, 31(4):62-67.

      摘要 (6644) HTML (0) PDF 374.41 K (5569) 评论 (0) 收藏

      摘要:数据分布是影响并行程序在分布主存多处理机上执行性能的重要因素。针对分布主存多处理机中的数据分布问题,提出了一种基于0-1整数规划、利用数据变换技术进行有效数据分布的方法。该方法通过数据变换技术改变数据的存储布局,以使得数据能被有效地分布,并且该方法还利用数据分布图描述程序被并行的情况及其所含数组被访问的情况,并将全局数据分布优化问题转换为求解数据分布图中最优路径的问题,从而可用0-1整数规划求解最优路径问题。该方法能对多个嵌套循环中具有仿射数组下标的任意维数组进行有效的数据分布,并且也能使嵌套循环的并行度尽可能地大。另外,该方法也考虑了偏移常量的对准问题,从而能使数据通信量尽量地小。实验结果验证了该方法的有效性。

    • 基于共享Cache多核处理器的Radix聚集连接优化

      2009, 31(4):68-73.

      摘要 (6892) HTML (0) PDF 424.11 K (5390) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于目前主流的多核处理器,研究了数据库Radix-Join算法中的聚集连接优化。针对多线程聚集连接执行时,线程Cache访问缺失严重的问题,采用预读线程预先将聚集连接线程需要访问的聚集对从内存读入L2-Cache,提高了线程的Cache访问性能。并根据聚集连接执行时的代价模型,优化了聚集连接执行框架和各种线程参 数。在实验中,基于内存数据库EaseDB实现了本文提出了算法,实验结果表明,聚集连接性能得到较大提高。

    • 基于攻击图的计算机网络攻击建模方法

      2009, 31(4):74-80.

      摘要 (6698) HTML (0) PDF 265.77 K (6160) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着计算机网络入侵技术的不断发展,网络攻击行为表现出不确定性、复杂性和多样性等特点,攻击向大规模、协同化和多层次方向发展,计算机网络攻击建模已成为当前研究的热点。综合论述计算机网络攻击建模的研究概况,剖析网络攻击图的定义,讨论现有的典型网络攻击图的主要生成方法并对其进行复杂性分析,在此基础上归纳总结目前网络攻击图的应用。给出网络攻击图研究的若干热点问题与展望。

    • 蛋白质相互作用网络的几种聚类方法综述

      2009, 31(4):81-86.

      摘要 (6634) HTML (0) PDF 284.16 K (5787) 评论 (0) 收藏

      摘要:蛋白质相互作用网络是后基因组时代系统生物学研究的重要内容。针对蛋白质相互作用网络中的聚类问题,介绍了几种代表性的聚类分析方法,初步分析了这些方法的特点,指出了当前研究工作的困难与挑战,并对今后的研究方向作了展望。

    • >信息与通信工程
    • 星载SAR-GMTI研究进展

      2009, 31(4):87-92.

      摘要 (6779) HTML (75) PDF 316.34 K (5740) 评论 (0) 收藏

      摘要:星载SAR-GMTI系统具有地面(海面)大面积侦察、监视和运动目标检测、跟踪、定位的能力,是航天侦察的重要手段之一,可以为战场指挥、精确打击、态势评估提供高质量的情报信息。主要讨论星载SAR-GMTI系统及其研究进展,简述了国内外研究、发展现状,分析了现有的星载SAR/GMTI系统的优缺点和关键技术,探讨了星载SAR-GMTI系统所面临的技术挑战和研究重点。

    • 频率步进雷达高分辨距离像解模糊方法研究

      2009, 31(4):93-97.

      摘要 (6375) HTML (86) PDF 371.74 K (5448) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对频率步进雷达中存在的高分辨距离像模糊现象,通过分析其本质原因——周期延拓引起循环移位,提出了一种等效混频解距离像模糊的新方法,并给出了等效混频本振频率的选择范围。通过仿真实验验证了该方法的有效性。

    • >航天工程
    • 超声速流中凹腔交错布置流场研究

      2009, 31(4):98-101.

      摘要 (6359) HTML (93) PDF 717.78 K (5534) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用高速摄影仪和纹影仪,对超声速流中两凹腔火焰稳定器交错布置的流场结构进行了实验研究。结果表明,凹腔间相互作用主要体现为激波的相互作用,两凹腔间波系相互作用,使各自流场结构发生变化;两相同短凹腔或长凹腔交错布置,凹腔各自波系增强;短凹腔和长凹腔交错布置,各自波系都减弱。

    • 大型挠性空间机械臂动力学与减速比对振动抑制影响

      2009, 31(4):102-106.

      摘要 (6537) HTML (81) PDF 348.52 K (5829) 评论 (0) 收藏

      摘要:大型空间机械臂在操作过程中,一个突出的问题是超低频挠性,不仅存在机械臂的弯曲振动,而且还存在关节的扭转变形振动,关节控制中,一个重要问题是在实现关节位置控制的同时如何稳定和衰减机械臂及其关节的低频挠性振动。与关节驱动结构相关的减速比参数如何影响振动抑制的效果是空间机械臂关节设计中需要分析的问题,这关系到如何合理选择减速比参数。运用集中参数法对空间机械臂的关节驱动及其挠性组合动力学进行建模,研究了同时抑制关节振动和机械臂振动的一种稳定性策略,通过数值仿真分析了减速比参数对振动抑制的影响,提出了选择减速比参数的方法。这对未来空间站工程的大型挠性空间机械臂设计、动力学与控制研究中具有可应用的参考价值。

    • 固体燃料冲压发动机两种内旁路构型燃烧性能数值分析

      2009, 31(4):107-111.

      摘要 (6594) HTML (84) PDF 518.07 K (5372) 评论 (0) 收藏

      摘要:使用数值模拟方法对比分析了环型通道与齿轮型通道两种内旁路构型的燃烧性能,固体燃料为丁羟,燃烧采用总包反应,反应速率由涡团耗散模型计算。研究发现,环型通道在补燃室头部产生突扩回流区,仍为扩散燃烧;齿轮型通道在补燃室头部产生对称的涡结构,能够增强未燃烧燃料与旁路空气的掺混效果,且总压损失与环型相当,综合燃烧性能较好。

    • 基于组合机动的共面绕飞卫星队形保持研究

      2009, 31(4):112-116.

      摘要 (6384) HTML (87) PDF 393.75 K (5004) 评论 (0) 收藏

      摘要:共面绕飞卫星的相对运动轨迹是一个椭圆,由于卫星受摄动力影响,其编队构形会发生变化。提出一种基于组合机动的队形保持策略,即在Hill轨道坐标系中,通过测量绕飞卫星相对位置,利用切向脉冲推力与径向连续常推力进行组合控制,消除相对运动椭圆中心的相位漂移。考虑地球扁率J2项摄动的影响,在队形保持中引入J2相对摄动加速度以提高控制精度。仿真结果表明,该控制方法能对共面卫星编队的空间构形进行有效保持。

    • 水燃比对水冲压发动机性能影响数值模拟与试验研究

      2009, 31(4):117-121.

      摘要 (6458) HTML (81) PDF 587.39 K (5356) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究水燃比对二次进水水冲压发动机比冲性能的影响规律,建立了发动机补燃室两相反应模型,对镁基水冲压发动机进行了数值模拟,获得了发动机比冲、喷管出口温度及出口速度随水燃比变化趋势,在此基础上进行了水冲压发动机地面直连式试验研究。结果表明,存在最佳水燃比使二次进水水冲压发动机比冲性能较优。

    • >材料科学与工程
    • 添加SiC微粉对硅树脂先驱体转化3D Cf/Si-O-C材料性能的影响

      2009, 31(4):122-125.

      摘要 (6441) HTML (87) PDF 507.19 K (5737) 评论 (0) 收藏

      摘要:以三维碳纤维织物和廉价的硅树脂为原料,采用先驱体转化工艺制备3D Cf/Si-O-C材料,考察了浸渍液中添加SiC填料对材料微观结构、力学性能和抗氧化性能影响。结果表明:添加适量的SiC填料有助于减少基体孔隙,改善界面结合,从而提高材料的力学性能;而SiC含量过高时,容易在材料内部形成闭孔,从而导致材料力学性能下降。当SiC微粉含量为18.2%时,材料具有最好的力学性能,弯曲强度和断裂韧度分别为421.3MPa和13.0 MPa·m1/2;而材料的抗氧化性能随着SiC微粉含量的增加而增加,当SiC微粉含量为25.0%时,材料的弯曲强度保留率最高,达到了89.5%。

    • >航天工程
    • 金属热防护系统瞬态热分析的并联一维模型

      2009, 31(4):126-130.

      摘要 (7096) HTML (84) PDF 488.51 K (5641) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了可重复使用运载器金属热防护系统瞬态热分析的并联一维模型。根据热防护系统的结构特点划分了多条热流通路,将各热流通路离散化后给出了单条通路瞬态传热的隐式差分格式,采用热平衡法推导了串、并联两种类型公共节点的局部控制方程,并给出了传热问题中常见边界条件的统一表达式,最终形成了总体控制方 程。通过数值计算获得了热防护系统瞬态温度场。计算结果表明:采用并联一维模型可以更真实、更准确地反映热防护系统的传热过程,对于热防护系统结构优化设计有较高的参考价值。

    • >材料科学与工程
    • 烧结助剂对碳纳米管增强氮化铝陶瓷结构与性能的影响

      2009, 31(4):131-133 ,140.

      摘要 (6998) HTML (91) PDF 324.13 K (5705) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用热压烧结工艺制备了碳纳米管增强氮化铝陶瓷,研究了烧结助剂种类、含量对碳纳米管增强氮化铝陶瓷性能及结构的影响。利用XRD、SEM和TEM等分析测试手段对其相组成,断口形貌和微观结构进行了分析。结果表明,烧结助剂Y2O3+CaF2较YF3+CaF2更能促进碳纳米管增强氮化铝陶瓷致密化,但随烧结助剂Y2O3+CaF2含量的增,碳纳米管增强氮化铝陶瓷致密度提高,而力学、导热性能下降。

    • >管理科学与工程
    • 一种基于QFD与ANP的装备作战需求分析方法

      2009, 31(4):134-140.

      摘要 (6715) HTML (87) PDF 569.12 K (5723) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前在装备论证过程中缺乏合适的方法和工具将模糊的军事需求科学合理地映射到定量的作战使用性能上去的问题,提出一种基于质量功能部署(QFD)与网络分析法(ANP)的装备作战需求分析方法。该方法能够辅助论证人员深刻理解和合理判断论证中各种因素之间的相互影响关系,通过结构化的装备作战需求分析过程得到能正确反映军事需求的作战使用性能重要度排序。通过实例验证了方法的有效性和实用性。

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