羽流问题对飞行器飞行影响研究

来源 :导弹与航天运载技术 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bigwbiso
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飞行器上常用的姿态稳定控制发动机,其工作时产生的羽流会在真空中发生膨胀,对发动机周围的构件产生力热作用,造成飞行器结构损坏、飞行器飞行弹道改变,导致飞行失败或影响落点精度.为了解决羽流对某些种类飞行器造成的不利影响,针对羽流流场特性开展了DSMC数值仿真和地面试验研究,给出了羽流影响的系统级预示和修正方法,并对预示结果的精度进行了评估.
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针对电动舵机控制中参数和负载的不确定性,设计自适应终端滑模控制器,利用滑模观测信息构造自适应律,对不确定参数进行估计,具有与复合自适应律相似的参数估计特性,但不需要系统状态的导数,理论上证明了系统的稳定性和输出误差的有限时间收敛.最后通过仿真证明了该方法的有效性.
采用电化学沉积法,通过改变电流密度和沉积时间,在碳钢基体上生成锌(Zn)镀层的分层结构,再经十四酸改性,制备出具有微纳米结构的超疏水Zn涂层.通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、激光共聚焦显微镜(CLSM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和接触角测量仪表征了超疏水Zn涂层的表面形貌、粗糙度、化学组成和润湿性能.结果发现,当电流密度为0.18 A/cm2,沉积时间为9 min时,制备的改性Zn涂层对水呈现出160°的接触角和1.3°的滚动角,具有优异的超疏水性和自清洁性.在砂纸磨损、刀片划擦、胶带剥离等外
基于催化剂颗粒微孔通道流动-反应与经典时滞理论,建立反映冷起动延迟与分解过程平均效应的催化床模型.对某型单组元发动机冷起动过程开展数值试验,并通过地面试验和文献资料数据验证了数值仿真的正确性与有效性.结果表明,催化床和推进剂的初始温度显著影响肼类单组元发动机的冷起动过程,冷起动压力峰与冷起动延迟时间呈现正相关,且都与初始温度近似指数变化关系.液体推进剂进入催化床后的蒸发过程是肼类单组元发动机在冷起动过程中的主导因素.相较于肼-70和无水肼,采用单推-3的单组元发动机具有更好的冷起动特性.
介绍了一种小型轻质化高动态伺服机构,针对航天飞行器小型化和高工作性能的要求,对伺服机构进行了小型化、轻质化计,采用永磁同步电机与传动机构平行式布局方案和壳体精细化的减重槽设计,以降低结构质量;通过侧壁安装的方式和混装电连接器等外部接口优化设计,降低了伺服机构的外形尺寸;采用位置-速度-电流环的三环控制与限波补偿控制策略相结合的控制方式,在实现伺服机构高动态响应的同时保证稳定性.通过理论分析和试验验证,该伺服机构方案设计合理、可行,满足安装空间和外形尺寸要求的同时,实现了高动态响应.
基于微分几何原理,利用丝杠、滚柱和螺母螺纹滚道的曲面方程得出各零件在接触点处的主曲率以及主方向.通过建立全局坐标系,确定了不同零件在全局坐标系下的旋转坐标变换关系,计算出滚柱丝杠侧和滚柱螺母侧主平面之间的夹角.其次,根据Hertz接触理论,求解出接触椭圆的偏心率,研究了不同结构参数对接触特性的影响规律,与夹角ω=0的简化方法得到的结果进行了对比.结果表明:主平面夹角在整个接触过程中保持不变;螺距和牙型半角对椭圆偏心率的影响不是线性关系,忽略主平面夹角会对偏心率的求解带来较大误差;主平面夹角会对接触椭圆面积
针对某型飞行器的特点,简述了其生命周期各个阶段所经历的力学环境特点,并对系统级噪声-振动-温度综合环境试验的重要性进行了介绍.根据以往型号试验经验,对综合环境试验环境效应及一般性故障模式进行了分析.结合某武器型号的综合环境试验,介绍了试验的目的、试验系统的原理、试验中几个关键技术难题的解决方法等.
以气体引射冷却为代表的主动式热防护系统是未来先进热防护技术的重要发展方向,对于改善飞行器重要区域的热环境有广泛应用前景,研究其对于流动和热环境的影响规律具有重要意义.针对典型的平板-舵结构,在超声速激波风洞中研究了主动引射冷却系统在不同喷流条件下对于模型空间流场结构和典型区域热环境的影响规律.试验结果表明:随着引射喷流马赫数的增大,喷流形成的弓形激波逐渐增强,与平板表面的夹角逐渐增大.模型中舵尖下方平板、舵轴前平板、舵轴前舵底面、舵前端以及舵轴迎风面的降热效果显著高于附近其他区域.当引射喷流马赫数为4时,
在飞行器空气舵结构系统的设计中不可避免会存在摩擦、间隙、阻尼等非线性因素,在模态试验中表现为舵系统的模态试验结果随着激振力、舵面负载的变化产生明显的变化,而模态数据作为颤振设计的重要结构参数,对颤振分析结果有重大影响.工程设计中采用何种工况下的模态数据来进行颤振分析没有定论,保守设计认为所有模态状态下均不发生颤振则舵系统设计满足要求.以某空气舵系统为研究对象,给出了舵系统的模态变化范围,以不同工况下的模态数据为输入进行了颤振分析,最后采用当前的颤振设计思路,给出了在弯、扭频率最接近的模态状态下的颤振动压.
针对如何实现基于数据驱动的筒弹寿命科学评价,提出将主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)应用于筒弹质量状态特征模型和寿命评估预测模型构建.通过统计分析不同质量状态所对应的质量隐患程度,建立“合格”、“失败”和“质优”3个判据标尺,对某型筒弹寿命进行分析,形成寿命预测曲线,实现对某型筒弹全寿命周期过程的可靠性评估,在保障装备管理完好率的同时,有效地降低装备的延寿升级经济成本.
在高超声速底流区内进行分离时,由于底流区内流动动压极低,分离体分离后具有极大的回追风险.为了解决分离体回追问题,提出了“后抛+侧抛”的分离方案,并对该分离方案进行了数值仿真分析,仿真结果表明该方案可以有效解决底流区分离时的分离体回追问题.