盘点美国航天飞机运营卅载得失

航天飞机作为一种以火箭发动机为动力装置,可以垂直发射、在轨运行、水平降落,往返于地球表面和近地轨道之间,可重复使用的载人航天器,经过30年的运行使用,成就了人类航天发射、空间站建设、施放/回收卫星、维护航天器的重任后,开始退役.回眸这段历程,盘点其得失,总结经验教训,对于后航天飞机时代的发展有着十分重要的作用.美国航天卅载共建造了"企业"号、"哥伦比亚"号、"挑战者"号、"发现"号、"阿特兰蒂斯"号及"奋进"号6架航天飞机,其中除"企业"号用于综合性能测试外,其余5架全部用于载人航天飞行(图1和图2).一、航天飞机的"得"1.规模之最航天飞机无论几何尺寸,还是起飞重量、有效载荷,目前仍然位居载人航天器之最.航天飞机采用无尾三角翼、单垂尾总体布局,可使航天飞机在返回地球过程中,在大气层中飞行时,均具有良好的稳定性和操纵性,能像普通飞机一样飞行自如.其整体外形总长56.14米,外储箱长度46.88米,助推器长度45.46米,总高23.35米,总重2051.334吨;轨道器机长37.24米,翼展23.79米,机高17.27米,机翼面积249.91平方米;净重质量68 ～ 77.754吨,回返时的最大着陆质量87 ～ 104.328吨.     

潜水器垂直面动稳性参数研究

采用分叉技术考察了潜水器在下潜垂直面内的动稳定问题。动稳性丧失的主要机理是用周期解的Ｈｏｐｆ类分叉形式来表示。由此形成的循环动稳性是中心簇近似值和各人平均确定。利用不同潜水器的几何特性进行了参数研究。本研究报告所述的方法可以得出使潜水器下运行包络加大的技术。     

基于多传感器的自治潜水器定位和创建地图方法

讨论了视觉传感器和2维、3维成像声纳的数据融合方法,利用传感器间的外标定方法,把成像声纳的特征元素转换到相机坐标系中,再利用计算机视觉领域的structure from motion 方法进行求解.仿真实验表明,随着时间的推移,误差变得越来越小;经多传感器融合后,实验误差比融合前要小,结果精度比单个传感器高.     

潜水器多学科设计中的多目标协同优化方法

针对潜水器设计中涉及多个学科的耦合以及数据信息量大、数据关系复杂的问题,文章介绍了一种新的多目标协同优化算法.该方法将Pareto遗传算法(PGA)引入协同优化框架,二者的有机结合充分发挥各自的优势,该方法利用协同方法的分解协调机制将复杂系统的设计问题分解为一个系统级优化问题和几个学科级优化问题.采用PGA作为系统级优化器,不仅可以得到能够反映多目标优化问题实质的、客观的Pareto解集,而且,由于PGA是无需梯度信息的直接搜索算法,从而从根本上消除了协同优化由系统层一致性约束条件引起的收敛困难问题.在PGA与协同优化框架结合的过程中,采用目标函数的归一化处理、分级罚函数法、浮点数编码、群体分级和Paveto解集过滤器等技术提高算法的计算效率和可靠性,并通过一个数学算例和一个载人潜水器的例子证明了多目标协同优化算法的有效性.     

基于BLH框架的大深度载人潜水器总体性能的多学科设计优化

建立了一个大深度载人潜水器总体性能多学科设计优化的数学模型,并提出了BLH多学科设计优化框架来对大深度载人潜水器多学科设计优化数学模型进行构建.通过拉丁方试验设计方法对设计变量与多学科优化目标的相关性进行分析,最终得到满足性能指标要求的大深度载人潜水器总体设计优化结果.     

工作深度6000m的“俄罗斯号”潜水器

我们俄国早就进行了建造旨在研究和开发海洋技术设备的工作。渔民、海洋地质学家、石油专家以及俄罗斯科学院都充分利用了十几个潜器在不同海洋深度进行开发，积累了很多设计和开发水下技术设备的经验，仔细研究了专门的材料和工艺，并制定出确保重要系统和设备的可靠性以及工作人员安全     

长征火箭·摩托车——大巴山遐思

金秋十月，中国酒泉卫星发射中心。从中国第一艘载人飞船神舟5号被长征2号F火箭送上太空那一刻起，我便把电视锁定央视4台，那一天，我几乎通夜未眠，关注着神舟5号在太空遨游的全过程。当杨利伟圆了中国人几千年登天梦胜利凯旋的时刻，我和全世界炎黄子孙一样，为祖国、为民族取得的成就而骄傲的同时，勾起了我一段美好的回忆。这是一个关于长征火箭和摩托车的故事。要说，这二者还真有点风马牛不相及。     

水下机器人运动控制与仿真的数学模型

本文首先确定了水下机器人六自由度空间运动模型，为了便于在控制与仿真中应用，本文借助matlab平台，将水下机器人的六个自由度的方程转换为矩阵乘形式，然后结合水下机器人的环境仿真，推力器仿真，舵翼仿真，建立了水下机器人六自由度运动记真器。最后用该仿真器进行了运动仿真，仿真结果与海上试验吻合得很好，表明该仿真系统是符合实际的，该仿真系统采用一种普遍实用的数学模，精度较高，适用于任何类型的水下机器人，对研究水下机器人操纵与控制有很大现实意义。