李其骎 , 杨明 , 任昊天 , 常皓亮 , 张小强 , 朱新宇
2025, 16(2):1-11. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.01
摘要:无人机在军事/民用/商业领域的广泛应用促使对其识别和分类的需求。随着人工智能的不断发展,深度学习作为一种机器学习技术,在目标检测领域展现出良好的性能,也可应用于无人机识别领域。本文首先 介绍了无人机识别的背景和意义,回顾了深度学习的发展历程,并分别介绍了目标检测中两种重要的算法结构:两阶段目标检测算法和单阶段目标检测算法;然后,对目标检测常用算法以及算法中的骨干网络等进行了阐述,归纳了近年来无人机识别改进算法的改进策略,总结了改进效果及其缺点和局限性;最后,针对目前无人机识别的研究现状,提出展望和挑战,有望在建立无人机数据集,提高无人机检测的准确性、实时性等方面取得更大突破,推动无人机技术在各个领域的应用。
于辉 , 高丽娜 , 高娜 , 牛畅 , 呼延霆 , 谷良贤
2025, 16(2):12-22,39. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.02
摘要:中国空间站的建成标志着我国载人航天“三步走”发展战略圆满实现,未来航天员将开展常态化空天飞行并长期驻留执行科学任务。然而,空天飞行中航天员经历超重、失重、辐射、孤立环境等变化,直接威胁其 肌骨系统、神经系统、免疫系统等功能正常发挥,尤其是航天员脑神经功能异常将会影响其认知能力,进而影响空间任务顺利完成。因此,保护航天员在空天飞行中脑神经功能具有重要意义。本文以空间视角和时间视角梳理了空天飞行对航天员脑神经功能的影响,总结了当前航天员脑神经保护现状和挑战,并围绕目前存在的关键问题对未来航天员脑神经保护策略进行了展望。
2025, 16(2):23-30. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.03
摘要:由于无人机的路径规划问题以及虚拟弹簧模型(VSM)在路径规划过程中存在目标不可达和狭窄通道易振荡问题,在虚拟弹簧模型的基础上,提出一种改进虚拟弹簧模型的无人机路径规划算法。首先,建立无人 机与障碍物的排斥力公式以及无人机与目标点的牵引公式,完成无人机的局部路径规划;然后,在虚拟弹簧模型中引入边界力概念,解决无人机狭窄通道易振荡及目标不可达的问题;最后,结合仿真实验对所提算法的有效性进行验证。结果表明:相较于传统虚拟弹簧模型和改进虚拟弹簧模型,本文提出的无人机路径算法在狭窄通道环境下进行无人机路径规划所形成的路径更加平滑,在目标不可达情况下能够使无人机顺利到达目标点,能够在相对复杂的环境中对无人机路径进行规划。
2025, 16(2):31-39. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.04
摘要:无人机通过单机搭载载荷的方式进行运输,运载能力受限,多机融合是大势所趋,在传统的搭建旋翼—载荷模型时,多使用Euler-Lagrange 方法处理吊挂载荷的约束,需引入多个辅助变量,建模过程比较复杂。采用Udwadia-Kalaba(U-K)方程处理约束条件,对旋翼无人机协同飞行控制进行建模,以解决旋翼机协同运输载荷的问题是一种有效的尝试。通过建立旋翼无人机的运动学模型和动力学模型,利用U-K 方程处理运动约束,将载荷对无人机的影响分为水平和垂直两个方向,并将其作为阶跃信号输入,进行求解计算;在系统的控制策略上设计串级PID 控制模型,保证多机协同条件下旋翼无人机具有良好的抗干扰能力和稳定性;在Matlab 环境下使用Simulink 模型进行仿真分析。结果表明:所提出的控制方法实现了编队系统的稳定性、快速性和准确性,能够达到优化旋翼无人机协同控制效果的目标。
2025, 16(2):40-51. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.05
摘要:准确预测航空发动机推力大小对直接控制发动机推力具有重要意义。为了提升航空发动机推力估计模型的准确性和实用性,针对时间序列预测构建融合LSTM 和注意力机制的多任务LSTM-Attention 模型;针 对不同飞行条件下推力估计的问题,运用Fine-tune 和改进DANN 的迁移学习方法以增强模型对多工况条件下的适应性。结果表明:LSTM 融合注意力机制可以有效地对长时间序列数据进行建模,修正了LSTM 在全局建模能力上不足的问题,同时也克服了注意力机制难以捕捉相对位置信息的局限;多任务学习策略能显著提高模型在油门杆突变节点处的预测精度,进一步提高了模型的准确性;当目标域数据较少时应当选择Fine-tune,而在目标域数据充足的情况下使用改进DANN 方法将得到准确性更高的模型。
2025, 16(2):52-61. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.06
摘要:对转压气机的研制具有重要的军事及国防战略意义,气动设计是研制对转压气机的前提。详细分析对转压气机内部流动特点,探讨对转压气机气动设计思路及方法,根据气动设计指标,在权衡气动和几何设计 参数、前后转子设计参数之间的协调匹配性的基础上,设计一种1/2+1 对转压气机,并进行三维数值校核。结果表明:前后转子叶片排间设计参数的协调匹配性、后排转子负荷系数和扩散因子等设计参数取值、各叶片排基元叶型参数等对对转压气机性能具有重要影响;所设计的对转压气机满足总体气动性能指标,并且气动性能较高。
2025, 16(2):62-69. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.07
摘要:随着星座的大规模化,单星重要程度降低,在制定故障卫星替换策略时,应当考虑采用多种替换方式和保留故障卫星的情况。针对这一需求,提出一种基于马尔科夫决策过程的星座轨道卫星替换策略制定方法。 根据在轨工作、在轨备份和地面备份的卫星颗数,对轨道状态进行划分;在此基础上,结合故障卫星的不同替换策略及对应的订购、储存和惩罚成本,构建代表预期维护成本的回报函数模型;以最小化各决策周期的维护预期成本为目标,制定序贯的替换策略并以某星座轨道为例进行应用分析。结果表明:采用地面备份替换故障卫星时,更趋向于补充消耗的备份卫星;平均故障间隔时间越长,预期维护总成本越低,但效果逐渐减弱;惩罚成本的提高会导致替换策略固化,预期维护总成本的上升趋势会极大放缓。
2025, 16(2):70-78. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.08
摘要:现有的塔台视角目标检测系统易出现定位偏差大、小目标检测精度低等问题,为解决该问题,提出基于ECIOU 结构嵌入YOLO v8 模型的塔台视角下飞机类目标检测方法,以提高检测的准确性和效率。在传统 YOLO v8 模型基础上,增加CBAM 模块,加强目标特征的判别性;引入GConv 和SENet 注意力机制,以优化Bottleneck 结构,从而增强其特征提取能力;使用ECIOU Loss 代替原有的CIOU 损失函数,提升其在复杂环境下的检测性能;重新构建小目标检测头PWHead,以更好地捕捉小目标的细节信息。通过在Roboflow 公开数据集上对模型进行评估,并将其性能与其他主流模型进行对比,结果表明:改进的YOLO v8 模型的精确度达90.2%,平均精度均值达86.9%,较YOLO v8n 分别提升了2.2% 和1.3%,即提升了检测效率。
2025, 16(2):79-85,92. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.09
摘要:在航空领域,飞行学员的飞行技能直接关系到航空安全和运营效率。基于中国民用航空飞行学院某分院飞行学员的训练数据,引入Pearson 相关系数,评估特征与目标变量之间的关系强度;根据相关系数确定飞 行训练的关键影响因素,建立Pearson 相关系数的决策树新模型;通过比较不同阈值和决策树深度,优化新模型在准确率、精确率、召回率和F1 分数的性能;在同一数据集上,与随机森林、多层感知机(MLP)、逻辑回归、决策树以及改进后的梯度提升决策树模型的性能进行对比。结果表明:新模型计算结果表现最优,能够为飞行学员的飞行训练提供有效指导,为飞行训练评估提供理论支撑。
2025, 16(2):86-92. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.10
摘要:气动载荷是飞行器结构有限元分析中一类重要的载荷形式,气动载荷的网格通常与结构网格不匹配,甚至气动载荷是以坐标—压强表格的形式给出的,需要对其进行三维插值后才能施加到结构网格上。为解决 上述问题,提出一种改进径向基函数插值法,该方法在径向基函数插值法的基础上,通过插值点的法向量对插值点的邻近空间进行扭曲,以减少非共面采样点的干扰,并通过K 维树数据结构提高方法效率;该改进径向基函数插值法可以仅依据坐标—压强表格获得与结构网格匹配的载荷谱,通过对两种典型飞行器结构算例进行气动载荷的插值,证明该方法的可行性。结果表明:改进的径向基函数插值法为气动载荷在飞行器结构有限元分析中的准确施加提供了有效手段,具有一定的应用价值。
2025, 16(2):101-114. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.12
摘要:评估无人机对空中其他飞行器的飞行安全威胁,必须开展无人机撞击飞行器结构的试验及数值仿真。基于研制的大口径异形空气炮发射测试系统,开展某轻型无人机与典型客机平尾结构的碰撞试验,采用LSDYNA软件建立相应的无人机撞击平尾有限元数值仿真模型,对比平尾动态响应及损伤形貌的计算结果与试验结果,采用数值仿真方法研究无人机的姿态对平尾结构撞击损伤的影响。结果表明:无人机撞击易对平尾前缘结构造成贯穿性损伤,俯仰和滚转姿态对平尾撞击损伤影响较小,航向姿态的影响较大,且无人机的电池在撞击过程中存在侵入平尾结构内部并引发爆炸起火的风险。
2025, 16(2):115-120,133. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.13
摘要:电动垂直起降复合翼飞行器的电机臂是其关键的承载部件,在转换飞行阶段和反转换飞行阶段,飞行载荷复杂,研究其结构设计具有重要意义。研究垂起、转换、固定翼飞行、反转换、降落飞行阶段电机臂承受的桨叶拉力、飞行过载载荷,在此载荷下设计双传力路径的电机臂结构,并在给定约束条件下进行电机座的结构优化;通过强度仿真分析对电机臂结构设计进行计算分析,确保电机臂上复合材料和金属零件的应力水平低于设计许用值;根据电机臂结构形式,设计试验加载方式,通过静强度试验和飞行试验,测量试验过程中的应变及变形,并与强度计算结果进行对比分析,以验证电机臂结构设计和计算结果的准确性。结果表明:本文设计的电动垂直起降复合翼飞行器的电机臂满足刚度、强度、疲劳设计要求。
2025, 16(2):121-133. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.14
摘要:航空发动机的故障诊断存在数据偏斜问题,即故障样本数量远少于正常样本数量,且故障样本无法反映整个运行工况,导致常规的分类模型泛化能力较差。针对上述问题,提出一种基于改进的深度支持向量数据 描述的时间序列异常检测模型。使用长短期记忆(LSTM)网络映射样本的输入和输出,与实际采集输出构成时序异常向量,再通过融入变分自编码器(VAE)的深度支持向量数据描述(DeepSVDD)实现航空发动机时序数据的异常检测;在某型航空发动机地面试车台进行实验验证,与孤立森林(IF)、TranAD( Transformer-basedAnomaly Detection)模型及GANomaly 等对比方法进行对比。结果表明:采用本文所提模型计算得到特征曲线下面积值达到0.987 8,具有最好的异常检测性能,能够有效地应用于航空发动机的各项异常检测及故障诊断任务中。
2025, 16(2):134-141. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.15
摘要:研究国产7050 铝合金航空薄壁承力框零件车削加工的变形控制,在减小径向变形的情况下保证车削效率,可显著提升零件的加工精度与使用性能。建立三维车削残余应力仿真模型,通过实验验证国产7050 铝合金薄壁承力框车削仿真模型的准确性;基于三维车削仿真模型开展正交实验,建立车削参数与车削残余应力的映射模型;以车削效率和残余应力为优化目标,基于遗传算法获得优化的国产7050 铝合金航空薄壁承力框车削参数。结果表明:优化后加工表面残余应力降低至15.6 MPa,承力框最大径向变形量为1.59 mm,相比原车削参数变形量减小了约19%,达到了控制和优化国产7050 铝合金航空薄壁承力框加工变形的目的。
2025, 16(2):142-148. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.16
摘要:目前国内在机载电子硬件的电路板级适航审定中主要依据《机载电子硬件设计保证指南》(DO-254),但该文件对电子硬件的设计保证过程及目标在工业实践中存在一定的模糊性。基于此,通过对比分析关于 DO-254 的国外咨询通告AC 20-152A 和备忘录CM-SWCEH-001 中对电路板卡级的相关目标要求,结合国外适航当局审定理念和目前国内工业水平现状,提出以咨询通告AC 20-152A 作为DO-254 的支持材料应用于国内机载电子硬件电路板级审定实践的思路和方法。同时,对咨询通告AC 20-152A 中电路板级相关要求开展可行性分析,基于条款意图对其进行优化以适应国内审定现状,并通过实际项目审定案例论证该思路和方法的适用性及优越性。结果表明:该思路和方法可为国内机载电子硬件的电路板卡级适航符合性提供参考和借鉴。
李鑫洋 , 冯蕴雯 , 李健 , 路成 , 解亚军 , 杨荔
2025, 16(2):149-159. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.17
摘要:民用飞机全生命周期试验数据作为反映试验信息的重要组成部分,对保障型号研制的质量、提高研制效率具有重要作用,但由于其庞大的数据量且涉及多个专业领域,缺乏综合性管理,导致数据资源浪费。为解 决上述问题,提出一套基于适航条款的试验数据管理业务流程,以有效管理多专业民用飞机试验数据,并进一步研究数据库的设计和实施。首先对技术中心研究人员的需求进行调研,综合调研结果进行数据库功能分析;其次结合多专业试验数据存储的具体业务需求及市场上相关数据库开发技术进行架构设计,明确各个试验模块存储内容之间的逻辑关系;然后以飞行模块为例,详细进行数据库模块设计;最后搭建数据库操作界面,验证设计的可行性。本文构建的民用飞机试验数据库可为面向多专业试验数据库的设计提供有益参考。
2025, 16(2):160-167. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.18
摘要:采用民用飞机的实际运行数据和飞机性能软件仿真审定数据对着陆距离进行对比分析,能够为该型飞机运行能力的提升提供量化支撑。从实际运行数据中提取性能仿真计算所需的关键条件以得到相同条件下的所需着陆距离(RLD)及距离差,利用四分位法将着陆相关数据离散化处理,并对建模方法进行比选;采用PC 算法学习网络结构,采用贝叶斯估计学习网络参数,构建实际着陆距离超出RLD 风险模型;利用贝叶斯网络精确推理计算超出RLD 状态的后验概率及最大后验假设。结果表明:拉平至接地时间在7 s 左右、接地至地速40 kt(1 kt=1.852 km/h)时间在18~24 s 之间可有效降低实际着陆距离超出RLD 概率,并结合相关参数对着陆运行提出建议以降低超出RLD 风险。
2025, 16(2):168-174. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.19
摘要:民用飞机手册验证工作的难点在于验证资源的保障,亟需开发新的验证途径,以实现手册高效率、低成本地验证。提出一种除书面验证和操作验证方法外,基于数模的维修程序AR 虚拟验证方法。从飞机维修手 册验证技术要求出发,给出维修程序AR 虚拟验证工作流程,并从构建与真实构型飞机一致性和维修操作一致性的角度探索该方法的可行性;通过将操作验证和AR 虚拟验证实施要求进行比对,证明拆装类和检查类维修程序采用AR 虚拟验证方法具有工程可实施性。
2025, 16(2):175-180,195. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.20
摘要:非正常程序是飞行员处置各类应急情况的重要依据,由于缺少相应的程序条目建立方法,使程序条目易产生冗余或缺漏。将非正常程序分为4 类,适航规章类、功能失效类、航线运行因素类和机型特点类,提出对应的程序条目建立方法;运用规章查询、系统安全性分析——“失效模式和影响分析”(FMEA)和“功能危险性分析”(FHA),借鉴相似机型等方法,根据“操作需求”建立非正常操作程序条目,获得更准确的结果,且将设计结果迭代优化CAS 信息。应用上述方法开发的某国产民用飞机燃油系统非正常操作程序能够有效建立功能条目,使程序设计结果更符合飞行员的预期。
2025, 16(2):181-187. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.21
摘要:目前我国民用飞机主制造商对结构件的修理级别决策多采用经验判断的方式,尤其对车间修理的决策经验较少,亟需开展修理级别分析技术研究。修理级别分析不仅是民用飞机部件后勤保障分析的重要环节之一,也是部件维修手册规划和编制的重要输入,国际主流民用飞机制造商开始采用S3000L 标准进行后勤保障分析。本文通过研究S3000L 标准中所提供的修理级别分析(LORA)方法,结合持续适航文件编制经验制定一套适用于民用飞机结构部件的修理级别分析流程,并使用实例进行可行性验证。结果表明:现阶段采用非经济性简单LORA 方法进行结构部件的LORA 更具备可行性,该分析流程能为国内主制造商开展结构部件维修手册编制工作提供参考。
2025, 16(2):188-195. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.22
摘要:民用飞机维修手册结构标准施工维修程序的编制需要厘清内容范围和数据源。通过研究适航规章、行业标准和国际主流民用飞机的飞机维修手册,总结民用飞机维修手册结构标准施工维修程序所涵盖的主要内容,包括腐蚀的预防、内部和外部的涂层、机体排水和密封等;结合国产民用飞机研制经验,总结结构标准施工维修程序的主要数据源,包括飞机设计图纸/数模、制造工艺规范、供应商产品资料、维修任务分析数据、型号技术报告和行业标准等;考虑了航空公司利用维修程序编制维修工卡的需求,形成国产民用飞机结构标准施工维修程序的自身特点。结果表明:按照本文给出的内容范围和数据源等编制完成的结构标准施工维修程序能够很好地满足飞机维修需要。
2025, 16(2):196-201. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.23
摘要:目前我国民用飞机维修手册验证工作的研究主要集中在验证方法、验证流程、质量管控等方面,关于维修手册程序修订后操作验证需求的评估鲜有相关准则和流程,亟需开展相关研究。通过分析部分维修手册 程序修订内容是否需要提出操作验证需求及原因,同时结合国产某民用飞机试飞和运营阶段手册验证相关经验,归纳总结出飞机维修程序修订后操作验证需求的评估准则和流程,并进行应用实例验证。结果表明:概述、安全注意事项等内容在修订后无需提出操作验证需求,接近方式和测试逻辑等内容在修订后需要提出操作验证需求,能够为手册编写人员和手册验证人员做出判断提供便利。
2025, 16(2):202-208. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.24
摘要:目前民用飞机消耗品手册(CPM)采用人工编写模式,手册内容重复录入浪费人力且存在数据一致性难以维护、升版维护成本高等问题。为此,研究基于S1000D 规范进行同源手册自动生成的方法。应用此方法,指导某机型的消耗品手册进行数据规划、数据管理、数据生成、系统功能开发,实现基于同一数据源,自动生成结构合理、搜索便捷的PDF 和电子交互式消耗品手册。结果表明:该方法能系统、全面地分析手册需求,规划手册数据,指导系统实现手册自动生成,在各机型同源手册,如标准件手册、快速复位手册、主最低设备清单的自动生成方面具有良好的应用前景。
2025, 16(2):209-214. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2025.02.25
摘要:飞机运行类手册的电子交互化对其应用效果和维护更新方面带来了巨大的改善。在手册电子交互化建设过程中,基础规范的选择至关重要。基于主最低设备清单(MMEL)的电子化编制需求和使用过程,对两种 主要的规范ATA2300 和S1000D 进行分析和研究,分析两种规范的数据组织形式、数据模块结构、数据定义方面的异同,以及其对项目开发的支持能力等,根据项目和项目研制单位本身特点给出选择基础标准的一些考虑因素。结果表明:在飞机运行类技术手册以及MMEL 的建设中,更适于选择ATA2300 规范。
