火箭液体推进剂防晃实验研究

运载火箭的贮箱中的液体推进剂晃动所引起的动力不稳定性是运载火箭设计中的重要问题,利用防晃挡板抑制液体晃动是克服动力不稳定性的有效手段。本文用实验方法研究了半圆形和环形防晃挡板的防晃阻尼效果,给出了不同的挡板尺寸和间距情况下的液体晃动阻尼和液位的关系,其结果可供型号设计使用。文中还研究了防晃挡板的柔性等因素对晃动阻尼的影响。     

横向环形防晃板对液体晃动特性的影响

液体推进剂的晃动特性对大型液体运载火箭以及战略弹道导弹的飞行动力稳定性有着很大的影响。为了使战略弹道导弹和航天运载器具有良好的飞行稳定性，就必须提高其内部液体推进剂的晃动阻尼，抑制液体的晃动，从而达到动力稳定的设计要求。常用的增加液体晃动阻尼的措施是在推进剂储箱内安装防晃挡板。横向环形挡板是一种常用的防晃挡板。本文对它的防晃特性进行了初步的分析，得到了一些有益的结论。     

复合材料无轴承尾桨柔性元件设计计算分析

无轴承尾桨柔性梁设计是无轴承尾桨设计的关键，设计上要满足结构的强度要求，同时还必须满足合理的刚度特性，实现尾桨的挥舞、摆振、变距运动，因此进行准确而快速的设计计算，才能适用于工程设计。本文介绍一种相当于三维弹性理论的二维有限元模型，计算精度高，速度快。经过试验，验证了所开发的理论方法与软件，可以用于无轴承尾桨柔性梁元件的特性研究，对层合板的厚度、铺层方向、层数、板元大小、离心力、板的安装角等的影响可进行灵敏度分析。该软件比大型商业软件SAMCEF，NASTRAN经济实用．具有自主版权，易于根据使用情况进行修改，完全可以满足工程设计的需求。     

复合柔性盖有限元建模及设计变量影响分析

对某导弹发射箱复合柔性盖进行了有限元建模和大变形非线性分析。根据盖体防脱落结构采用复合材料层合板模型或准各向同性材料模型将建模方法分为两种,对两种建模方法在计算精度和时间上进行了比较,确定了更优建模方式。此外,对各设计变量对盖体最大变形的影响进行了分析,找出盖体最大变形与各设计变量的关系曲线,得出纤维绳预紧力为影响盖体变形的主要因素的结论,为柔性盖的设计提供技术支持。     

微小型仿生飞行机器人柔性翅的仿生设计与实验研究

自然界昆虫和小鸟翅膀柔性在提高气动效率和飞行稳定性方面具有很大优势,因而翅的柔性仿生研究将成为目前微小型仿生飞行机器人的重要方向.以昆虫翅膀为基础,进行了柔性翅的仿生机械设计,并重点对其柔性进行了分析和实验研究.实验结果表明,柔性翅的展弦比和前缘梁刚度对升力有较大的影响,其中变刚度前缘梁和大展弦比有益于升力的产生.     

变弯度机翼前缘柔性蒙皮优化设计方法与变形机理研究

光滑连续变弯度机翼前缘具有降低噪声和提升气动效率的优势,针对其变厚度柔性蒙皮,目前的研究主要集中于优化方法设计,而缺乏对蒙皮变形机理和变厚度方案优劣的分析。因此,首先对变弯度前缘设计区域进行了定义,然后开展了变弯度机翼前缘的蒙皮变形机理分析,总结出理想条件下柔性蒙皮的变形机理、实际变形与理想变形产生差异的原因及变厚度柔性蒙皮方案的设计难点和局限性,最后以机理分析为基础,提出了后掠变弯度机翼前缘柔性蒙皮的优化设计方法,并以真实翼型的变弯度前缘翼段为研究对象,完成了变形仿真分析。数值模型实现了变厚度柔性蒙皮的高精度变形,验证了该设计方法的有效性。     

航天器推进剂晃动与控制系统之间耦合效应的混合型估算方法(英文)

基于等效力学模型理论与计算流体力学技术,提出了一种用于估算航天器中推进剂晃动的力学影响的方法.以计算流体力学技术为依托,建立了晃动的等效力学模型并将其整合为晃动模块,以便在航天器导航控制回路的仿真分析中应用.该模块体现了航天器运动特征参数与推进剂晃动动力响应之间的映射关系,使其在用于分析晃动与控制系统之间的耦合效应时,比直接应用计算流体力学分析软件更为方便.该方法的正确性与优势通过检验算例得到了验证.通过在实例中应用,证明了该方法可方便地用于确定晃动的影响和检验数种防晃设计的有效性.     

大柔性压电梁振动主动控制实验研究与数值模拟

采用独立模态控制法对含压电片柔性梁进行了振动主动控制实验研究,实现了压电柔性梁前三阶振动模态的独立控制。由施加控制前、后的系统响应对比分析知,实施主动控制后,柔性结构的模态阻尼得到了很大的改善,振动抑制效果十分显著。同时利用Hamilton原理,推导含压电片柔性梁的动力学微分方程,对压电柔性梁前三阶振动主动控制进行了数值仿真,并将仿真结果与实验结果进行对比分析,两者的吻合性良好。研究结果表明,利用压电陶瓷作为驱动元件,采用独立模态控制法实现柔性结构的振动抑制是一种非常有效的振动主动控制方法,在航空航天等领域中具有广阔的应用前景。     

弹性变形对柔性飞艇气动特性的影响

设计加工具有相同几何外形的刚性飞艇模型和可变内压的柔性飞艇模型,并进行了低速风洞实验.研究了内压变化对柔性模型阻力和俯仰力矩特性的影响,比较了柔性模型和刚性模型气动特性的差异.实验结果表明,随着内压的增加柔性模型的阻力呈下降趋势;对于具有相同几何外形的柔性和刚性模型,柔性模型的阻力明显大于刚性模型;刚性模型的尾翼对俯仰力矩的影响较大.     

液体晃动试验数据处理的新方法

大型液体火箭在初步设计阶段就要求得到液体推进剂在贮箱内的运动特性,特别是液体运动的最简单、最基本的一阶等效力学模型及相应的阻尼值,以满足控制系统的稳定要求。通常,解决液体晃动问题的途径,是在贮箱内布置防晃挡板来提高液体晃动的阻尼和频率。为此必须通过多次晃动试验来选择挡板形状、尺寸和位置。     

吹气式旋转帽罩防冰特性

为研究吹气式旋转帽罩防冰特性，采用三维模拟技术对其进行数值分析，从流场、水撞击和积冰特性3个方面分析了吹气式旋转帽罩的防冰机理和效果，并利用防冰试验器开展了试验研究，从 帽罩表面积冰厚度和范围两方面分析防冰情况，验证了在结冰环境下吹气式旋转帽罩的防冰效果。结果表明，吹气式旋转帽罩防冰结构具有良好的防冰效果。     

非线性参数识别的相关积分方法及其应用

使用相关积分方法解决单自由度非线性系统的参数识别问题。利用相关积分方法的滤波特性可以有效地抑制测量信号中的噪声影响，提高参数估计的精度。同时可以分别建立非线性阻尼和刚度参数的线性识别方程．实现两类参数的分离识别，有利于弱非性项的参数估计。将这一方法用于贮箱内液体晃动等效力学模型参数的试验确定问题，解决了由于采用防晃装置而产生的非线性晃动阻尼的参数识别问题。     

仿雨燕机翼柔性对纵向气动特性的影响

通过仿雨燕机翼的低速风洞测力实验,分析了以展向弯度变化为表现形式的柔性变形对大展弦比机翼纵向气动特性的影响.实验结果表明,这种柔性变形具有增升减阻的效果,可以增大仿雨燕机翼的最大升阻比,减缓失速,能够显著改善大展弦比机翼的纵向气动特性,对揭示鸟类的飞行机理和微型飞行器的设计具有重要的指导意义.     

大范围运动柔性结构动力学离散方法比较研究

关于大范围运动柔性结构的刚柔耦合特性的研究已经取得了很大进展,但是针对结构变形场离散方法的研究相对较少,采取合理的离散方法对柔性结构的研究具有举足轻重的作用。以单臂柔性机械臂为例,对大范围运动柔性结构动力学离散方法——假设模态法、有限元法和广义坐标法进行了归纳,并对在平面内运动的匀质和非匀质单臂柔性机械臂的动力学响应进行了计算,进而对各种离散方法进行了比较研究。     

柔性翼微型飞行器水平阵风响应特性实验研究

设计研制了一种飞翼布局的柔性翼和刚性翼微型飞行器,并在风洞中研究了两种微型飞行器在定常风和水平阵风作用下的气动特性,给出了柔性翼和刚性翼微型飞行器气动特性的差别.研究结果表明:不论是在定常风情况下,还是在水平阵风环境下,柔性翼的气动特性要优于刚性翼结构,柔性翼具有延迟失速和缓和阵风影响的能力,有利于稳定飞行.PIV测量结果表明:由于柔性翼的变形使刚性翼和柔性翼翼面上的流态不同,从而使微型飞行器的气动特性发生改变.     

复合材料层状板有限元分析

本文按照折合弯曲刚度理论,导出了矩形板单元的刚度矩阵。该单元考虑了横向剪切变形,每个节点具有三个自由度,适用于各向同性材料,正交异性材料和复合材料层状板(包括薄板和中等厚度板)的有限元分析,同时还导出了一致的几何刚度矩阵,可用于板的线性稳定性分析。文中给出了一些算例,计算结果表明,该单元不但节点自由度少,公式简单,而且还保证了一定的精度。     

柔性-刚性混合翼微型飞行器气动特性研究

提出了一种将柔性翼和刚性翼相结合的柔性-刚性混合翼微型飞行器新概念布局型式,通过与刚性翼微型飞行器的风洞对比试验研究了该新概念布局的气动特性.在此基础上,进行了柔性-刚性混合翼微型飞行器试验原理样机的飞行试验验证.风洞试验和飞行试验研究结果表明:柔性-刚性混合翼微型飞行器的新概念布局是可行的;与刚性翼微型飞行器相比而言,柔性-刚性混合翼微型飞行器具有更好的气动特性,对解决微型飞行器抗风稳定飞行问题是有效的.     

基于可重构柔性工装的机身框定位/支撑布局优化

可重构柔性工装使用柔性定位器实现装配件的定位/支撑,具有可重构和柔性的特点。使用可重构柔性工装进行机身立式装配时,存在的柔性形变产生柔性定位误差,影响装配精度。本文着眼于提高装配精度,针对立式装配中可重构柔性工装的柔性定位误差的控制策略展开研究。首先,根据工装的结构特点与定位/支撑原理,分析误差流,追溯误差来源。其次,通过优化框件的定位/支撑布局减小柔性定位误差的影响。考虑到优化中装配件的工艺特征产生的约束条件,针对定位/支撑点的可行设计域建立约束数学模型,设计修补算法和改进的优化算法。最后,使用MATLAB运行优化算法并调用基于APDL语言开发的参数化模型进行仿真计算,完成定位/支撑布局的约束优化。优化结果表明,得到的最优布局可以提高装配精度,改进的优化算法具备有效性,通过优化定位/支撑布局控制定位误差的策略具备可行性。     

用于飞机零部件制造装配的柔性工装数控系统(英文)

研究了柔性工装计算机数字控制(Computer numerical control,CNC)系统,该系统适于控制多种用于飞机零部件制造和装配的柔性工装设备。给出了柔性工装的机械结构分类,分析了柔性工装设备的控制需求。同时提出了一种CNC系统的硬件和软件架构,并予以实现。该系统利用配置参数描述柔性工装的机械结构。根据配置参数,CNC系统可以自动生成其控制功能和人机界面(Human machine interface,HMI)操作功能。将该CNC系统应用于某蒙皮-桁条装配柔性工装设备,结果证明了系统的有效性。     

基于CAE仿真的两轴柔性滚弯过程的应变分析

介绍了两轴柔性滚弯的工作原理和技术优势.为便于对滚弯过程中弹性层的受力进行分析,提出了折算弹性模量的概念,来定义柔性滚弯过程中聚氨酯橡胶随成形改变的弹性模量,并推导了聚氨酯橡胶折算弹性模量的计算公式.利用非线性有限元分析软件MARC建立了两轴柔性滚弯过程的有限元模型,模拟了板料滚弯成形加工过程,得出了在不同刚性滚直径和不同压入深度下板料与弹性层的应变分布.基于CAE的仿真分析,可以对柔性滚弯过程工艺参数的选取提供依据.