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关键词： 超燃冲压发动机   高超声速飞行器   旋转爆震发动机   火箭冲压发动机   美国空军   赫尔墨斯   航空航天   组合动力  

摘要： 2024年,高超声速飞行器动力朝着更高速度、更长航时以及更强适应性的方向发展,该领域已成为大国军事竟争的研究热点。2024年,高超声速飞行器动力发展喜忧参半。在超燃冲压发动机方面,美国空军雄心勃勃的“混乱”(Mayhem)项目被意外搁置,美国普渡大学完成全尺寸超燃冲压发动机原型机制造;在旋转爆震发动机方面,GE航空航天公司完成全尺寸旋转爆震燃烧双模冲压发动机在涡轮基组合循环发动机("TBCC)的集成,美国金星航宇公司推出VDR2旋转爆震火箭冲压发动机,各国学术界纷纷开展旋转爆震发动机技术验证;在组合动力发展方面,美国赫尔墨斯公司“奇美拉”TBCC发动机在夸特马高超声速无人机上完成地面试验验证,美国空军继续推进下一代快速响应打击(NextRS)飞机'TBCC发动机研制,英国反作用发动机公司三循环组合的“协同吸气式火箭发动机”(SABRE)高超声速推进系统研制被迫终止。

关键词： 期刊质量   科技名词术语   医学名词   学术期刊   学术信息   规范名词   免费查询  

摘要： 学术期刊使用规范的科技名词术语,对准确传递学术信息,支撑科技发展具有重要意义;是否使用已公布的规范名词也是衡量期刊质量的标准之一。为此,将本刊关于文稿中名词术语使用规范的要求说明如下:(1)医学名词应使用全国科学技术名词审定委员会公布的名词。作者可登陆全国科学技术名称委员会网站(http://***),免费查询科技名词并按要求规范使用。

关键词： 中国科协   中国力学学会   稀薄气体流动   物理现象   非平衡流动   多尺度效应   输运特性   主论坛  

摘要： 2024年7月2日,中国科学技术协会在第二十六届中国科协年会主论坛上发布了10个前沿科学问题、10个工程技术难题和10个产业技术问题,其中由中国力学学会推荐的“多尺度非平衡流动的输运机理”成功入选2024年十大前沿科学问题.这个问题聚焦自然界两类经典的气体流动物理现象——“稀薄气体流动”和“湍流”(如真空宇宙的气态星云演化、人类航天器高空再入的燃气喷流等),两者均存在强烈的多尺度效应和非平衡输运特性.这两个特性既有各自流动的特殊性,亦有其共性问题.为了清晰了解这两类流动,本文将介绍其基本特性以及它们的异同点.

关键词： 高超声速飞行器   上升段   最优控制   三角正则化法   延拓法  

摘要： 针对高超声速飞行器(hypersonic vehicles,HSV)上升段燃耗最优控制问题,基于间接法,引入了三角正则化方法.该方法弥补了间接法的不足:对复杂最优控制问题的一阶最优必要条件的推导烦琐,奇异最优控制求解难,且控制不平滑.针对间接法转化的两点边值问题中,协态变量初值猜测难以给出而使求解易发散的问题,引入并改进了延拓法.其用简化问题的解作为延拓初值,通过求解一系列两点边值问题,逐步逼近到原复杂问题.计算表明,上述方法能够可靠求解复杂模型下HSV上升段燃耗最优控制问题.

关键词： 高超声速滑翔飞行器   监督学习   强化学习   自适应末制导  

摘要： 针对高超声速滑翔飞行器末制导段存在的动力学模型参数不确定性,以及传统强化学习算法收敛速度慢的问题,提出一种基于强化学习的自适应制导方法。将标称条件下的高超声速滑翔飞行器末制导问题转化为最优控制问题,并根据序列凸优化算法进行求解得到状态-控制对的数据集:基于监督学习对数据集进行拟合,得到相应的神经网络制导模型:引入气动参数偏差、控制响应延迟系数不确定性以及状态测量噪声等干扰,通过飞行器与当前环境的大量交互,基于强化学习进一步优化神经网络制导模型。数值仿真结果表明,新提出的制导方法与监督学习制导方法相比具有更好的鲁棒性与精确性。

关键词： 扩张状态观测器   异构多智能体   编队控制   UAV/UGV编队  

摘要： 针对复杂环境下异构多智能体编队协同控制问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的异构多智能体编队协同控制方法。该异构智能体编队主要由无人地面车辆(UGV)以及无人飞行器(UAV)组成。首先,建立单个UGV动力学模型以及单个UAV动力学模型,在此基础上构建了异构多智能体编队动力学模型。其次,针对异构编队系统存在的未知扰动和模型参数不确定性,设计了一种新的扩张状态观测器,该观测器在传统扩张状态观测器的基础上引入积分项来估计模型参数不确定和系统未知扰动。基于积分扩张状态观测器(IESO),设计了动态编队控制协议,并给出误差在有限时间内收敛的证明。最后,与基于传统扩张状态观测器设计的控制方法仿真相比,所提出方法在X方向上的误差在7 s左右已趋于零,Y方向上的误差在6 s左右已趋于零,仿真结果表明所提方法观测精度更高,收敛速度更快,抗干扰能力更强。

关键词： 高超声速滑翔目标   空气动力学模型   自适应滤波   参数估计   变分推断   KL散度   密度估计  

摘要： 针对非合作高超声速滑翔目标跟踪中动力学模型参数未知且时变的问题,提出了一种基于变分推断的自适应跟踪方法。先在半速度坐标系中建立目标的空气动力学模型,将机动控制量增广到状态中,把模型中的未知参数视为随机变量;然后,利用变分推断自适应滤波策略对目标运动状态和模型中的未知参数的概率密度函数进行联合估计和辨识。两种典型机动轨迹的跟踪仿真结果表明,所提方法能够较好地适应阶跃机动和连续幅值机动,跟踪精度优于基于运动学的自适应跟踪方法。

关键词： 拔尖创新人才   高超声速流动   课程建设   研究生  

摘要： 研究生阶段是拔尖创新人才生成的关键时期,课程教学是人才培养的基础和重要环节。基于我国拔尖创新人才培养的要求,本文以哈尔滨工程大学高超声速流动的研究生课程作为研究对象,从课程建设的角度研究拔尖创新人才培养的有效路径。具体来说,本文在归纳分析课程的人才培养目标与航空航天密切相关、高度重视课程思政、理论难度较大、与国内外研究前沿关系紧密的特点的基础上,从人才培养目标和教学方式的升级、动态融入我国最新航空航天成就的思想政治教育创新模式、采用理论学习与实践运用相互融合的理实一体教学方式、国内国外课程共建的四个维度,提出面向拔尖创新人才培养的课程建设方案和实施举措。本研究从课程建设的视角为拔尖创新人才培养提供了实践依据,有利于进一步提升研究生人才培养质量,助力中国式现代化建设和教育高质量发展。

关键词： 降阶模型   非插值卷积自编码器   降维重构  

摘要： 降阶模型通过代理数值模拟,有效降低了大规模流体动力学问题的计算成本。其中,降维和重构方法是降阶模型的关键组成部分。传统的本征正交分解基于线性映射,常常在处理流场时损失大量非线性流动信息。全连接结构的自编码器在处理较大规模流场网格时会导致模型参数爆炸,难以有效训练。为了获得均匀流场快照,卷积自编码器一般需要在流场上进行均匀插值,这通常伴随着插值误差和不必要的时间成本。为解决这些问题,提出了一种创新的非插值卷积自编码器,该模型可以提取流场的非线性特征,降低参数量,避免插值误差和额外的计算成本。在二维圆柱绕流算例上,降维重构的均方根误差均约为1×10^(-3),速度云图和绝对误差云图展示了非插值卷积自编码器在重构方面的卓越性能。

关键词： 分层流   不规则波   尾迹   CFD   自由液面  

摘要： 受温度、盐度和压力等因素的影响,潜艇航行真实环境的介质密度并不恒定。为了研究真实海况下潜艇的水动力性能,借助CFD商业软件STAR CCM+,结合湍流模型求解RANS方程,对分层流中潜艇在不规则波中的航行进行仿真。首先构造数值波浪水池,通过添加人工阻尼实现消波功能,基于JONSWAP谱模拟不规则波,计算有义波高与特征周期并生成频谱,与理论值和靶谱进行对比,误差在可接受范围内,验证了不规则波模拟的可行性;然后给定介质密度随深度变化的函数,将密度分层流和均匀流仿真结果进行对比,两者的差异与相关研究结果一致;最后在3级海况下,分别对均匀流和分层流中的潜艇航行进行仿真,对比不规则波中密度分层对潜艇水动力性能和自由液面兴波的影响。