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2026年, 第23卷, 第8期 
刊出日期:2026-08-25
  

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    专题——装备综合环境强度分析与试验技术
  • 薛青, 董宁娟, 燕群, 陈逸笑
    装备环境工程. 2026, 23(8): 1-8. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.001
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    目的 分析主要噪声源对战斗机驾驶舱舱内噪声的影响规律。方法 基于FE-SEA混合方法建立战斗机驾驶舱的噪声预计模型,基于仿真计算获得的驾驶舱表面声功率谱以及环控系统的出风口噪声功率谱,建立驾驶舱主要噪声源模型,在各噪声源单独激励下,分析其对驾驶舱舱内噪声的影响规律。结果 驾驶舱FE-SEA噪声预计模型在50 Hz~10 kHz频段内的总声压级预计误差为2.2 dB。在Ma=1.5超音速巡航工况下,附面层噪声是驾驶舱噪声的主要来源,附面层噪声激励下,舱内声场整体呈现宽频特性,噪声在中高频段内的声压级更高。在Ma=1.5超音速巡航工况下,发动机噪声对驾驶舱噪声的影响主要集中在50~250 Hz以及1 000 Hz~10 kHz,但在315~800 Hz频段内,发动机噪声对驾驶舱噪声的贡献较小。在Ma=1.5超音速巡航工况下,环控系统噪声对驾驶舱噪声的影响主要体现在315~5 000 Hz,在50~250 Hz频段贡献较小。结论 建立了战斗机驾驶舱FE-SEA噪声预计模型,包含结构子系统与声空腔子系统,以及附面层噪声、发动机噪声和环控系统噪声的噪声源模型,并且明确了各主要噪声源对驾驶舱舱内噪声的影响规律。
  • 孙向洋, 延浩, 燕群
    装备环境工程. 2026, 23(8): 9-18. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.002
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    目的 针对航空航天装备、特种车载方舱等舱室场景的宽频机械噪声治理需求,破解传统吸声结构低频吸声能力薄弱、难以同时满足轻量化要求与宽频高效吸声的环境适配性难题,提出一种双层微穿孔板夹芯三聚氰胺泡沫的三明治型复合吸声结构。方法 本研究基于Johnson-Champoux-Allard(JCA)等效流体模型与微穿孔板经典声学理论,采用传递矩阵法构建“前微穿孔板(MPP1)-三聚氰胺泡沫层-后微穿孔板(MPP2)-空气背腔-刚性背衬”复合结构理论模型,并通过COMSOL Multiphysics有限元仿真工具验证理论模型的准确性,通过对比单层微穿孔板、纯双层微穿孔板与本文复合结构的吸声特性差异,系统探究结构几何参数对吸声性能的作用规律,并引入粒子群算法完成多变量参数的全局优化。结果 在总厚度不超过41 mm的装备安装空间约束下,优化后的复合结构在100~4 000 Hz频段内平均吸声系数可达0.848 5,相较于初始结构性能提升18%,100~500 Hz吸声性能提升幅度高达61.6%。结论 该复合结构能够有效适配装备舱室的空间限制与宽频降噪需求,实现轻量化设计与高效声学防护的平衡,可为装备声环境适应性设计、机械噪声环境效应管控提供理论依据与技术参考。
  • 宋乐琨, 屈超, 西禹, 邹学锋, 燕群
    装备环境工程. 2026, 23(8): 19-26. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.003
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    目的 研究平均应力对复合材料声衬试验件在噪声环境下的动态响应及疲劳寿命的影响。方法 针对复合材料声衬试验件开展声静联合加载下的响应试验与疲劳试验。基于行波管试验平台,设计2种静力加载方式,分别为气室充压加载与加载块加载,对比分析不同静力加载方式下试验件的噪声响应特性及声疲劳寿命。结果 复合材料声衬试验件在噪声载荷下的动响应呈线性规律,2种静力加载方法均使试验件在噪声环境下的动应变均方根值增大。其中,采用气室充压加载的试验件声疲劳寿命最长,仅承受噪声载荷的试验件次之,采用加载块加载的试验件声疲劳寿命最短。结论 平均应力对复合材料声衬的噪声响应及疲劳寿命具有显著影响,需根据实际载荷工况设计合理的静力加载方法,以准确模拟真实服役环境。
  • 杨嘉丰, 燕群, 薛东文, 陈永辉
    装备环境工程. 2026, 23(8): 27-34. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.004
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    目的 快速预测飞机环境控制系统管路部段的声学特性。方法 采用声学网络方法,通过将管路系统抽象为“两端口+一端口+节点”的组合,并将“两端口”部件以声学散射矩阵的形式表示,基于节点压力-体积速度连续这一基本物理规律,构建无需网格划分和高维矩阵的组装算法,用以整体求解管中声场。以某型飞机环控系统配气管路的部段为研究对象,在50~500 Hz频段内开展仿真分析,将结果与有限元法(FEM)进行对比验证。结果 2种方法计算的传递损失频谱曲线高度吻合,验证了声学网络方法的可靠性。在系统的管路系统的第一阶共振频率点70 Hz处,在分叉节点阻抗失配与反射的共同作用下,TL峰值达40 dB。在非共振频率范围内,声波波长与管路尺度相当,声能穿透整个管路,消声效果十分微弱。结论 管路系统的整体的TL呈现周期性波动,该研究为复杂管路系统的声学快速预测与优化设计提供了一种快速理论工具。
  • 孟姝君, 任战鹏, 吴相甫, 张程琳
    装备环境工程. 2026, 23(8): 35-44. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.005
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    目的 针对超大空间气候实验室太阳辐射-高温耦合试验中多源热扰动耦合强、控制滞后导致的温度超差问题,解决固定前馈串级PID控制难以补偿热惯性部件蓄放热及辐射瞬态冲击的缺陷,以满足GJB 150.7A对温度控制精度±2 ℃的要求。方法 提出一种基于空间-时间双解耦(即基于对照试验的扰动分量隔离与多时间尺度分解)的多源热扰动量化与动态前馈补偿方法。首先,通过分析太阳辐射-高温耦合试验中的多源热扰动产生机理,辨识出基础扰动、辐射快变扰动及局部慢变扰动的特征及非线性耦合特性;其次,设计单一温度试验、单一辐照试验及温度-辐照度耦合试验3组对照试验,剥离温度与太阳辐射的耦合效应,构建了基础扰动时变曲线并提取辐射快变扰动的瞬态响应参数;最后基于量化结果构建了动态前馈补偿模型。结果 3组对照试验验证了线性叠加假设在超大空间实验室的工程适用性,动态前馈控制有效补偿了多源热扰动造成的温度波动,系统能够快速跟踪期望温度谱曲线。结论 该优化策略显著提升了温度控制系统对多源扰动的适应能力,将耦合试验的温度控制精度提升至±1.5 ℃以内。
  • 王振亚, 吴敬涛, 朱豪, 李军鹏
    装备环境工程. 2026, 23(8): 45-51. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.006
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    目的 评估环境压力对DMS(国产某防隔热一体化低密度烧蚀防热材料)防隔热材料隔热性能的影响,获得DMS防隔热材料在空间环境和临近空间的隔热性能数据,为评估其在低气压环境下的隔热性能提供试验方法。方法 以DMS防隔热材料平板试样为对象,分别在常压大气环境(~101 kPa)与临近空间低压(~3 kPa)环境中采用80 kW/m2恒定热流密度持续加热1 450 s,同步测量DMS防隔热材料平板试样背面的温度时变曲线,对比DMS防隔热材料在两种气压环境下的隔热表现差异,并结合克努森效应对DMS防隔热材料隔热机理进行分析。结果 在低压环境下,DMS的背面温度显著低于常压大气环境。加热1 450 s时,DMS防隔热材料平板试样背面温度降低约305.4 ℃(相对常压大气环境的背面温度降幅高达67.3%)。分析表明,材料微米级孔隙特征尺寸小于3 kPa下的气体分子平均自由程,内部气体进入自由分子流区,气体导热被有效抑制是DMS防隔热材料隔热性能增强的主要原因。结论 地面常压环境中的热试验会明显低估DMS防隔热材料在低压/真空下的隔热性能,工程设计中需计入环境压力影响修正。研究为防热材料环境适应性试验方法与热防护系统精细化设计提供了方法参考。
  • 孙鹏, 陈永辉, 燕群, 霍施宇, 杨晓林
    装备环境工程. 2026, 23(8): 52-57. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.007
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    主要分析了国内外变桨距机构的研制历程与技术进展,分别对液压变桨距机构和电动机械式变桨距机构特点进行了分析,对其研制所涉及的关键技术进行了讨论,总结了变桨距机构未来发展趋势和重点技术发展方向,以期为开式转子发动机变桨距机构的后续研制提供技术支持。
  • 霍施宇, 畅佳琪, 杨晓林, 陈永辉, 燕群
    装备环境工程. 2026, 23(8): 58-67. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.008
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    目的 降低航空发动机转子超转破裂试验成本,缩短试验系统维修周期,开展转子超转破裂试验瞬态动力学特性研究,获取轴系支承反力与应力分布特征,进而探索更高效的试验设计方法。方法 通过开展发动机模拟涡轮盘超转破裂试验,获取转子从裂纹萌生到完全破裂的全过程,分析瞬态不平衡激励载荷特征,基于ANSYS和MATLAB针对典型模拟轮盘超转破裂瞬态过程,建立超转破裂试验轴系转子动力学响应分析方法,能够计算轴系支承反力和试验转轴环形缺口应力。结果 模拟轮盘瞬态不平衡冲击非常剧烈,轴系各支承反力巨大,同时呈现由上而下依次降低的趋势,旋转轴系在缺口处的应力远远大于其材料的强度极限。结论 提出的轴系动力学响应与缺口应力计算方法,能够为后续试验系统安全评估与试验轴系缺口熔断设计提供技术支撑。
  • 牧彬
    装备环境工程. 2026, 23(8): 68-75. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.009
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    目的 解决全尺寸飞机结构强度试验中,因试件大变形及应急卸载导致的能量受限、多通道协调困难等失控风险,以实现安全、可控的卸载过程。方法 设计基于电液伺服作动筒保护模块改造的可控卸载系统,并引入滑模变结构控制方法,通过设计积分滑模面及控制律,以应对卸载后的非线性、参数不确定及能量约束问题。结果 仿真表明,相较于传统PID控制,滑模变结构控制器在应急卸载时能将瞬时载荷冲击控制在-10.1%~1.2%(PID为-9.5%~4.5%),并将卸载后5 s内的最大动态误差降低至-67.35 N(PID为-158.37 N),在响应速度与误差抑制上均表现更优。结论 基于滑模变结构控制的卸载系统能有效实现结构强度试验应急卸载过程的安全、可靠与协调控制,在降低冲击和提高精度方面具备明确优势,满足工程应用条件。
  • 武器装备
  • 王炜方, 何琦, 曹江, 吴军
    装备环境工程. 2026, 23(8): 76-82. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.010
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    目的 为应对导弹武器20 a以上的超长贮存期、贮存试验样本量不足以及研制鉴定周期紧迫等严峻挑战,提出一种机电产品整机加速因子获取方法,解决加速试验方案设计与寿命评估中的核心难题。方法 系统梳理加速贮存试验的一般流程,深入剖析其在整机应用中的瓶颈。定性对比失效率比值法、加速退化法及转化法等方法的适用性,分析其在样本稀疏条件下的固有缺陷。在此基础上,研究并提出一种基于可靠寿命等效原则,在样本稀疏条件下利用元器件和原材料数据获取整机加速因子的工程方法,将威布尔分布与指数分布进行融合,利用可靠度作为桥梁,获取整机加速因子。结果 以导弹武器中某复杂机电产品为例,详细列举了使用的电子元器件和原材料类型,假设贮存期末可靠性指标为0.95,贮存温度为21 ℃,加速温度为75 ℃,计算得到该机电产品整机加速因子为36.855。结论 研究结果表明,整机加速因子近似等效于激活能0.59 eV,验证了该方法能够真实地反映整机机电产品的复杂失效特性,可为导弹武器复杂机电产品整机加速贮存试验的方案设计与结果外推提供精确的参数输入与技术途径,同时对具有长期贮存要求的复杂机电产品具有重要的理论参考价值。
  • 张丁雄, 潘蒙, 李亚飞
    装备环境工程. 2026, 23(8): 83-97. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.011
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    目的 揭示导弹发动机舱内非受控引燃条件下燃气流场的演化机制,明确泄压结构对舱内压力释放与邻近导弹热安全性的影响。方法 基于组分输运模型与Realizable k-ε湍流模型,采用某商业CFD软件,开展舱内导弹发动机非受控引燃过程数值仿真研究。重点分析引燃后舱内温度与压力分布特征、邻近弹体表面温升规律,以及泄压口面积对上述参数的影响。结果 导弹发动机非受控引燃后,二次燃烧主要集中于湍流混合区与射流完全发展区,流速最高的射流核心区无二次燃烧发生,此时舱内流场最高温度达2 879 K。配置泄压装置可显著抑制舱内压力积聚,但泄压装置开启后舱内整体温度上升,仅泄压口下方区域维持较低温度。结论 受限空间内导弹发动机非受控引燃的二次燃烧行为由燃气-空气掺混程度与流动状态共同决定,而非仅取决于温度条件。泄压结构与射流致热存在显著耦合效应,泄压装置可有效防控压力过载风险,但会加剧舱内整体热积聚,二者需在设计中综合权衡优化。泄压口布局直接决定邻近弹体的热安全边界,将高风险导弹布置于泄压口下方区域,可有效延缓其热响应进程,提升弹药舱整体安全冗余度。
  • 高华君, 韩超, 闻杰, 成海超, 王红雨
    装备环境工程. 2026, 23(8): 98-105. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.012
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    目的 解决DC/DC变换器响应滞后的问题。方法 通过机理分析,提出电路优化策略,保证DC/DC变换器在启动过程中实现短时间内的稳定输出。在此基础上,综合考虑个体差异和测量误差的影响,提出基于混合效应模型的DC/DC变换器重启时间分布模型,并给出基于Expectation-Maximization(EM)算法的模型参数估计方法。结果 通过DC/DC变换器的试验数据,对设计改进措施和启动可靠性评估方法的有效性进行了验证,设计优化后将DC/DC变换器重启时间由2 s缩短至800 ms以内,可靠度达到0.999 5。结论 提出的方法有效解决了铝氧化银电池DC/DC变换器响应滞后的问题,具有良好的应用效果,该方法可推广应用于其他快激活装备的DC/DC变换器,保证快速实现稳定供能。
  • 航空航天装备
  • 胡博
    装备环境工程. 2026, 23(8): 106-116. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.013
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    目的 研究可靠性强化试验技术在机载电子产品上的应用,为提升机载电子产品可靠性水平提供工程实践支撑。方法 选取高故障机载电子产品,通过应用可靠性强化试验原理、基本实施流程及试验方法,开展远超设计要求和规范的低温步进、高温步进、快速温变、振动及综合应力试验,主动激发产品缺陷并迭代改进。结果 通过低温、振动、快速温变及综合应力试验,发现选用的高故障率机载电子产品在器材选用、电路设计、强度设计及工艺可靠性方面均存在不足,通过制定整改措施,进一步改进设计,产品固有可靠性得到提升。结论 通过对比改进前后可靠性强化试验结果,发现选用的高故障率机载电子产品可靠性水平提升约1.6倍,产品工作极限温度范围和抗振能力均得到显著提升,环境适应性显著增强。这也说明可靠性强化试验对于缺陷暴露和产品优化具有较强的工程应用价值。
  • 陈江维, 高志刚, 郭林, 张龙, 张树斌
    装备环境工程. 2026, 23(8): 117-125. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.014
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    目的 针对无人机集群在供应链、通信协议、动态拓扑及人为操作等关键环节存在的脆弱性,通过设计一套网络化反制策略,并开展相应的试验设计和验证,实现对无人机集群威胁的有效应对。方法 构建覆盖物理层、链路层、网络层、系统层和应用层的5类网络攻击方法体系,设计并验证基于MAVLink协议漏洞的伪地面站指令覆盖、射频信号重放及固件恶意代码植入等反无人机集群的网络攻击手段。结果 在模拟8机突防场景中,5架受试无人机受指令劫持或固件入侵出现航迹异常偏离,集群有效反制成功率为62.5%。结论 验证了多层网络攻击用于无人机集群反制的技术可行性,该方法具备低成本、远程实施优势,可为无人机集群防御反制提供新型技术支撑,具有重要的军事应用价值。
  • 张馨心, 赵兵
    装备环境工程. 2026, 23(8): 126-133. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.015
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    目的 以某型飞机起落架撑杆锁机构为研究对象,研究撑杆锁机构的锁撑杆挠度、主撑杆挠度、摩擦力等因素对机构的受力特征、锁定能力的影响。方法 在阐明撑杆锁机构工作原理的基础上,建立9个锁撑杆挠度值,11个主撑杆挠度值,以及具有静态、动态等特性的撑杆锁机构仿真分析模型。结果 相比于初始锁撑杆挠度,锁撑杆挠度达到最大时,锁撑杆机构的开锁力矩增大了15.5%。起落架在收上状态,施加向上2.5g过载工况时,锁撑杆挠度在-14~0 mm,锁撑杆机构均能保持可靠锁定;起落架在收上状态,向下过载2.5g工况下,随着锁撑杆挠度的变大,锁撑杆止动台受压载荷有减小趋势,锁撑杆挠度达到18.5 mm时有开锁趋势。起落架在放下状态,施加向上和向下2.5g过载工况下,锁撑杆挠度在-14~0 mm,锁撑杆机构均能保持可靠锁定。主撑杆挠度由负挠度增大至正挠度,撑杆锁机构所需的开锁力矩逐渐减小,锁撑杆承受的拉载与压载随主撑杆挠度值的增大而增大,起落架主转轴、上下锁撑杆连接关节的摩擦力对锁撑杆机构的开锁力矩、收放力矩较敏感,应保证良好润滑。结论 该研究结果为起落架撑杆锁机构的方案设计提供了理论依据,并给出了锁撑杆挠度的设计边界。
  • 船舶及海洋工程装备
  • 张凌歌, 马红阳, 孙士丽, 冯国庆, 任慧龙
    装备环境工程. 2026, 23(8): 134-143. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.000
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    目的 针对复合材料在2D-Hashin失效准则下缺乏断裂能量参数标准的问题,建立一种基于力学性能试验数据的断裂能量确定方法。方法 通过开展T800碳纤维纵向拉伸、纵向压缩、横向拉伸以及横向压缩的力学性能试验,获取材料在不同受载状态下的应力-应变曲线,结合材料脆性失效特征,对试验曲线进行双线性等效处理,以双线性曲线所围面积表征对应失效模式下的等效断裂能量参数。将获得的断裂能量参数作为2D-Hashin失效准则损伤演化参数输入有限元模型,开展渐进损伤分析,并与试验结果进行对比验证。结果 数值模拟得到的损伤萌生位置以及失效模式与试验结果基本一致,各工况下极限承载能力预测误差均控制在8%以内。结论 所提出的断裂能量参数确定方法能够利用力学性能试验数据实现2D-Hashin失效准则损伤演化参数的获取,较好地反映复合材料不同失效模式下的损伤演化特征。数值模拟结果与试验结果具有较好的一致性,可为复合材料渐进损伤分析及结构强度预测提供参考。
  • 张杨, 吴洁, 杨起, 胡北平, 邓安利
    装备环境工程. 2026, 23(8): 144-155. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.017
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    目的 解决复杂海况下离岸无码头批量不间断海-岸油料卸载场景中,芳纶纤维增强柔性复合软管(RTP)系统动力学响应规律不明、环境适应性不足的问题,为该场景下软管系统的工程化设计与安全管控提供技术支撑。方法 采用理论建模、数值仿真与试验验证结合的研究方法。基于绝对节点坐标法建立引入瑞利阻尼的多场耦合变长度三维梁单元模型;构建油轮-软管-岸基多体耦合时域模型与ABAQUS精细化有限元模型,结合3组平行试验与产品标准试验完成校准;补充50年一遇极端海况边界,设计5类典型工况开展参数分析,建立考虑应急响应的泄漏风险评估模型,采用NSGA-Ⅱ算法完成参数协同优化。结果 在实验室标准工况下,模型仿真与试验数据的最大偏差为10.67%,考虑材料离散与工况波动的工程包络误差小于12%。海流流速与有效波高为动力学响应主控因素,敏感性系数分别为0.89、0.76,两者交互作用贡献率达18.7%。在冬季季风工况下,接头疲劳寿命较常规工况下降 62.4%。引入15 s紧急切断阀修正后,泄漏风险值平均下降61%。优化后冬季工况最大张力降低31.2%,曲率降低27.6%,年泄漏风险下降42.8%,接头疲劳寿命提升74.7%。结论 所建模型可精准描述离岸输油软管非稳态大变形动力学特性,优化后的RTP 软管系统显著提升了复杂海况下的服役安全性与环境适应性。研究成果可为离岸无码头油料卸载软管系统的设计与管控提供理论支撑和工程依据。
  • 徐金良, 于立权
    装备环境工程. 2026, 23(8): 156-169. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.018
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    首先系统剖析了海洋大气区、浪花飞溅区、海水潮差区、海水全浸区以及海底泥土区的典型腐蚀环境特征,并指出浪花飞溅区与海水潮差区的腐蚀严重性显著高于海水全浸区及海洋大气区。其次,基于船舶腐蚀是一个典型的多物理场与多化学场耦合过程,系统归纳了电化学、缝隙、冲刷及微生物四大腐蚀机理。在此基础上,全面评述了涂层防护、阴极保护、耐蚀材料、表面改性及缓蚀剂等主流防护技术的机理与工程应用现状。最后,结合产业前沿,从绿色化、智能化及生态环保维度展望了船舶腐蚀防护技术的发展趋势。
  • 环境试验与观测
  • 王毅, 卞强, 杜贝娜, 李倍先, 唐斌, 朱艳芳, 黄子一
    装备环境工程. 2026, 23(8): 170-177. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2026.08.019
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    目的 面向复杂装备故障诊断中知识分散、关系耦合复杂与结果可解释性不足等问题,提出一种基于知识图谱的故障诊断系统设计与推理方法。方法 以设备、故障、症状、原因和解决方案5类实体为核心,构建故障诊断知识图谱。采用图遍历进行候选故障检索,并结合贝叶斯置信度评估实现候选排序和路径解释。在系统实现上采用展示层、逻辑层和数据层三层架构,并通过典型测试用例对诊断效果和扩展性能进行验证。结果 在当前闭集测试条件下,系统在20个独立测试用例上的首位、前三位和前五位命中率均为100.0%,总体准确率为92.5%。在图谱规模扩展、推理深度增加和并发访问条件下,系统仍保持较好的稳定性。结论 该方法能够较好支撑复杂装备故障场景下的知识组织、候选排序与可解释诊断。