为提高航空器航迹预测的准确性, 考虑航路限制、成本指数以及航空器性能限制, 提出一种基于多目标约束的航空器下降段航迹预测方法。根据航空器性能数据、特征参数、航路限制及成本指数要求, 采用动力学理论动态分析并预测各航段多维状态数据。利用航空器数据记录器中的一条真实航迹的起飞、爬升和巡航数据预测优化其下降航迹。仿真结果表明, 对比真实航迹, 预测航迹及多维状态数据可随成本指数及航路的约束动态调整, 满足航路限制并提高了燃油利用率。

针对单板式压电作动器动力小、速度低等问题，为丰富宏微直线作动器形式，该文提出基于双作动板式定子的压电直线作动器。选定双作动板的一阶纵振和二阶弯振为作动器工作模态，利用纵振驱使动子滑移，借助弯振实现驱动足与动子的动态接触与分离。阐释了双作动板推动动子前移的过程，推导出驱动足的椭圆轨迹方程及椭圆形成条件。优化出定子结构尺寸为45.3 mm×11.2 mm×6 mm，实现了两工作模态的简并。建立了定子机电耦合分析模型，解算出两相工作模态的振型，求得两相模态频率分别为34 994 Hz和34 998 Hz，模拟出驱动足的椭圆行进轨迹，求得定子的调压及调频振动特性。测试表明，当驱动电压的幅值和频率为250 V、34 938 Hz 时，驱动足的x、z向振幅分别达1.34 μm和2.73 μm，足以推动动子移进。设计了双板式作动器的装配结构，建立了其三维装配模型。该作动器有望输出较大动力与速度，具有广阔的应用前景。

针对四旋翼飞行器的轨迹跟踪控制问题，设计了一种互联与阻尼分配无源控制（IDA-PBC）的控制器实现轨迹跟踪控制。首先，采用牛顿—欧拉法对四旋翼飞行器进行数学建模；然后，在IDA-PBC控制器中引入收缩性（Contraction）定理应用于轨迹跟踪；最终，通过计算机仿真验证了所设计的IDA-PBC控制器的有效性、跟踪性能以及鲁棒性能。仿真结果表明，IDA-PBC控制器不仅可以有效地完成四旋翼飞行器的跟踪控制任务，而且通过与PID控制器进行仿真对比发现，IDA-PBC控制器还具有收敛速度快、跟踪误差低、鲁棒性强等优点。四旋翼飞行器的IDA-PBC控制器使系统具有较好的稳态性能与动态性能，满足四旋翼飞行器的跟踪控制要求。

调焦机构作为空间相机的重要组成部分, 其动力学性能很大程度上影响了相机的可靠性。为了完成调焦机构的动力学分析, 本文以某型空间相机调焦机构平台作为研究对象, 将导轨作为切入点, 在调焦平台的有限元模型中利用优化的串联弹簧阻尼单元完成对导轨结合部的建模。基于Hertzian接触理论获取动力学参数, 将调焦平台中滚珠丝杠和联轴器的刚度等效至导轨结合部上, 并提出了关系表达式和修正参数。通过以联轴器为变量的对比实验获取修正参数, 实现该空间相机调焦平台的动力学分析。最后, 利用该分析方法在不同的参数条件下完成了调焦平台的动力学仿真分析, 仿真值与实验结果得到的基频值的误差小于2%, 证明了该分析方法具备较高的精度和可靠性。

以热电池电堆自动缠绕机为研究对象, 根据电堆缠绕的实际工艺要求, 对电堆缠绕机进行了设计, 并对缠绕机进行了静力学和动力学分析。首先对机器进行三维建模, 建立缠绕机的有限元模型, 在Workbench中对上主轴和下地板进行强度分析, 得到主轴在夹紧电堆且满足一定压力情况下的最大应力和应变值。对滑台进行动力学分析, 得出滑台的速度及加速度关系曲线。分析结构的薄弱点, 进一步对结构进行优化和改进。改进后的结构在受同等力的情况下, 应力和应变值明显减小, 能够满足工作要求。通过以上设计分析, 为热电池电堆缠绕机的设计提供了理论依据。

研究了重复频率HF脉冲激光器的气体介质对激光输出能量稳定性的影响规律。计算结果表明,激光器放电区内SF₆的解离率约为1.5%(略高于实验测量值),工作气体介质的消耗速率为2.2×10 ¹⁵ (cm ^-3·s ^-1),但消耗量比气体的初始量小3~4个量级。通过合理控制激光器内HF的分子浓度,并适时补充激光器气体介质,可以提高激光器输出能量的稳定性。激光器输出能量变化分为过渡阶段和维持阶段,其中过渡阶段决定了重复频率工作模式下HF激光器的总体出光能力。计算结果可为重复频率非链式HF脉冲激光器设计提供技术支持。

一阶不连续光学元件的磁流变抛光问题是制约我国高精高效光学制造领域发展的难题之一, 其涉及锥形、矩形等几何形貌元件的光学元件加工问题以及常见光学元件的边缘效应控制问题。提出了基于一阶不连续光学元件的磁流变抛光流体动力学方法, 建立了该类元件抛光区域流体动力分析的理论方法和数值手段。首先, 对磁流变抛光工况下的流场进行了合理假设, 其次, 从微元流体动力方程出发, 建立了适用于一阶不连续面形的流场分析方法, 最后, 基于有限差分法和数值迭代方法建立了流场控制方程的数值计算方法。通过对切入距离为1~18 mm的抛光过程进行数值仿真, 发现该方法所获取的一阶不连续面形的压力分布形态是正确的, 产生的不连续压降与实验观测一致。

在散裂中子源注入系统工作过程中, 剥离膜是实现负氢离子转换为质子注入加速的关键部件。百nm到μm级厚度的剥离膜超薄易碎, 安装及系统真空获得难度较高, 一直是散裂中子源研究的重点。对比了国外膜片固定方式现状, 通过设计剥离膜辅助安装装置, 实现剥离膜样品批量安装; 通过Fluent仿真分析, 模拟得出膜片在不同进出口压差下真空获得过程中的压力分布、膜片附件空气扰动及系统空气流动, 制定在不破坏剥离膜的前提下真空获得方案, 并获得剥离膜系统超高真空环境。