复合型科学家：颠覆性创新产品研发的灵魂

科学探索是颠覆性技术创新产品的源泉，复合型科学家为颠覆性创新产品开辟方向、提供战略咨询、构建技术原理或设计方案、直接研制创新产品。本文提出，要高度重视复合型科学家的主导地位，加大育才引才留才力度，营造发挥才华的包容性科学文化环境。     

利用实际飞行数据插值的INS/GNSS组合导航仿真轨迹发生器

针对INS/GNSS组合导航仿真中捷联惯导系统陀螺、加速度计信号高精度模拟问题,提出基于实际飞行数据插值的动态轨迹解析生成仿真算法。对转换到地心惯性坐标系中的载体姿态、位置和重力场数据进行关于时间的样条函数插值,得到载体坐标系下陀螺角速率、角增量以及加速度计比力积分增量的高精度分段解析表达式。使生成的陀螺、加速度计信号符合载体运动学和动力学特性,反映杆臂效应影响,同时与经事后处理的实测GNSS伪距、伪距率等数据特征保持一致。提出四元数约束插值算法,其可满足四元数解析插值时范数为1的约束限制条件。基于某实际无人机飞行数据,验证了所提算法的有效性,其完全满足组合导航动态仿真精度要求。该算法也适用于其他高精度高动态导航系统和刚体运动控制仿真中的角运动、线运动传感器信号模拟。     

基于区块链的地学大数据管理

随着地理观测技术、计算机网络和地理信息系统、社会调查统计的迅速发展,具有空间位置的自然环境数据正在急剧增长,上升到大数据级别。而传统的数据库已经无法满足现有地学大数据的规模和增长速度。在资源访问方面,人们更加担心数据安全与隐私保护问题。由于数据交易的双方和交易中介都是互不信任的,这显然不利于数据的共享与流通,将阻碍地学大数据产业的发展。常用地学数据管理系统主要由单一机构进行维护管理,在多方用户参与的情形下,由于无法信任数据库中的数据,每一方用户都需要一个专用数据库,这样不同数据库之间数据的差异将产生繁琐的争议。区块链的到来却给这一问题的解决带来了希望,区块链技术实现了不完全可信网络环境中的可信数据管理,具有去中心化、防篡改、不可抵赖、完整性等特性,从而为解决目前依靠中心或第三方机构存在的高成本低效率和信息安全问题提供了切实的方法。本文从区块链的共识机制、智能合约、身份验证、数据溯源等方面进行阐述,并重点分析区块链如何解决流通和共享数据的问题,让地学大数据真正得以广泛应用。     

智能化边海防建设

随着新一代人工智能在军事领域的不断应用,智能化战争已经悄然来袭。边海防建设作为国防和军队建设重要一环,关系国家安全稳定。本文着眼于以人工智能为核心的新技术在边海防建设中的应用,对智能化边海防建设相关问题进行了探索研究,为边海防今后建设发展提供了理论参考依据。     

核反应堆非能动系统物理过程敏感参数识别的迭代法

核反应堆非能动系统参数敏感性分析是系统可靠性不确定性分析的重要组成部分。相关系数在刻画系统物理过程的成功准则参数敏感性方面存在缺陷,针对此问题提出迭代法,其综合了输入参数与成功准则的相关系数、偏相关系数以及输入参数之间的相关系数三方面信息,通过实例验证方法的正确性和实用性。迭代法适合分析参数对成功准则的偏相关性,能识别出更为精确的敏感参数,为进一步提高非能动系统物理过程的可靠性提供参考依据。     

基于杂草算法的超磁致伸缩作动器耦合模型识别

考虑磁滞损耗、动态应力等因素的超磁致伸缩作动器磁滞模型可有效揭示电-磁-机-热多场耦合效应,但准确识别其非线性模型往往存在较大困难。智能杂草算法具有激烈的竞争机制和较强的搜索能力,可用于解决作动器多目标物理参数辨识问题。传统算法的种子数量以线性方式产生且分布方差与适应度缺乏联系,极大地影响了算法收敛速度和模型识别精度。为此,提出一种非线性繁殖和分布的混合改进杂草算法,并将其应用于超磁致伸缩作动器模型识别。实验表明:改进算法具有较强的噪声抑制能力,能精确辨识含有噪声扰动的作动器磁滞非线性模型物理参数;模型预测值和实验数据误差较小,所识别参数可使磁滞非线性模型较为全面地描述作动器多场耦合机理和动态特性。     

疲劳裂纹闭合的非线性超声在线测量

建立了外部载荷作用下用非线性振动-声场调制指数表征裂纹尺寸的数学模型。根据对外载荷与塑性致闭应力共同作用下裂纹面的开闭响应的分析,提出了裂纹张开和闭合应力的在线测量方法。在一块含中心穿透裂纹的铝合金薄板试件上进行了裂纹闭合参数的测量实验,实验结果表明,使用振动-声场调制技术在线测量裂纹闭合参数是可行且有效的,且该方法还能用于分析小裂纹的特殊开闭行为。     

低阶像差校正的压电驱动变形镜测试与仿真优化

光纤激光器输出光束带有波前畸变,制约了光学系统的性能和工作效率。搭建实验系统分析了超连续谱光纤激光器系统输出光束的像差特性,不同波长的滤波片测试像差均以离焦为主。根据这一特点制备了3单元单层横向压电驱动变形镜样镜,并进行特性测试。变形镜影响函数有限元仿真和实测吻合度可达77%以上,一阶谐振频率12. 1 k Hz。以实际像差为对象进行闭环仿真,校正精度达到0. 77。另外,从校正精度及行程两个方面对变形镜进行了有限元优化仿真。结果 9单元变形镜(有效口径7. 5 mm)校正精度达到0. 9左右。镜片与压电片厚度比存在最优值约0. 3,行程可提升60%以上。     

太空快速响应发射场能力建设

为实现战争行动和突发事件的快速响应目的,太空快速响应发射已成为重要的解决手段。总结传统航天发射场面临的挑战,分析了太空快速响应活动对航天发射场的需求,从发射场建设需求体系、发射场测试能力推进、发射场改造和补充建设、天地一体测控通信体系、快速机动发射模式等提出了发射场建设发展途径,为满足太空快速响应发射场系统建设提供有益的技术参考。     

纤维缠绕复合材料实芯球形结构单元耐撞性多目标优化

为了提高纤维缠绕复合材料实芯球形结构单元的耐撞能量耗散性能,在初始结构单元耐撞性分析的基础上,建立以结构单元中心承载圆柱体高径比、球形芯材短轴长轴比以及纤维缠绕复合材料表层壁厚比和缠绕角度为结构优化设计参数,以比吸能效率和冲击峰值载荷为评价指标的多目标优化模型。采用分级递进优化方法将多目标优化模型分解为两级单目标优化子模型,并通过有限元软件Abaqus得到不同子模型的碰撞响应。结合径向基函数构造近似函数模型,并采用第二代非劣排序遗传算法对结构优化设计参数进行两级递进求解,得到耐撞性能最优的结构单元。进一步开展的试验验证和破坏模式分析表明,优化设计后结构单元的耐撞吸能水平得到大幅提高,从而验证了该多目标优化分析模型的有效性。