火箭低空级间热分离初期流场特性数值模拟

采用耦合求解轴对称非定常NS方程与一维分离动力学方程的方法,对多级火箭低空级间热分离初期过程进行数值仿真。依据仿真结果描述低空级间热分离初期流场的两种典型结构：内部为喷管扩张段流动分离以及外部为级间缝隙横向喷流与超声速外流的干扰流场;给出两种典型流场结构中位于上面级弹体表面（喷管内）的流动分离点位置以及壁面压力分布随仿真时间的变化;初步估算流动分离线偏斜时内外流动分离区域对上面级弹体的干扰力矩。通过分析数值模拟与力矩估算结果,发现在低空级间热分离内外流场中流动分离激波后方形成的高压区域是上面级所受干扰力矩的重要来源。研究结论可为级间热分离过程干扰机理研究提供理论方向,为级间热分离时序设计提供参考。     

新型级间分离方案设计与仿真

设计了某新型导弹级间分离方案,结合级间冷分离和级间热分离的优点,采用固体燃气发生器和反推发动机作为分离能源,提出了合适的分离方式和分离时序。建立了分离过程的运动学和动力学模型,设计了碰撞检测模型,在分离仿真时考虑反推发动机推力偏差和下面级残余推力偏心和偏斜对分离的影响,还采用了蒙特卡洛方法分析了分离体运动范围,得到分离体在偏差干扰下运动情况,同时得到了分离危险时刻中心点相对横移范围,打靶仿真中没有出现碰撞现象,分离体的相对运动在分离要求范围内,说明该分离方案是安全可行的。     

固体运载火箭级间热分离流场三维数值模拟

常规含铝17%的复合推进剂完全燃烧后火箭喷流中Al_2O_3的质量分数高达32%,如此高质量分数的凝相粒子会导致分离过程中火箭前、后封头受力情况发生变化。首先基于开排焰窗口式固体运载火箭级间热分离过程,建立火箭级间热分离的三维流场数值仿真模型。随后通过数值模拟分别研究了考虑和不考虑凝相颗粒影响条件下的固体运载火箭级间热分离过程的级间段流场特征。结果表明,固体火箭级间分离过程中,级间流场变化剧烈,级间段流场存在激波、膨胀波、流动分离、边界层分离和涡旋等复杂的流动现象;随着分离距离的增加,下面级前封头上的平均压强在振荡后持续提高;上面级后封头上的平均压强前段缓慢上升、后段迅速下降,并逐渐趋近于环境压强。所得结果为指导级间段热防护设计以及火箭级间分离方案设计提供了理论依据。     

基于无滚转导弹两级轴线出现偏差的级间分离运动分析

针对导弹飞行过程中存在扰动因素影响时两级轴线出现偏差的情况,建立了无滚转导弹的偏差分离模型。基于此模型,对常风、发动机推力偏差、连接误差等3种扰动下的导弹级间分离过程进行了仿真计算。计算结果表明,仅存在垂直风影响时,导弹俯仰角增大较多,分离过程时间减少,发动机推力正偏差和横移加快弹体分离,发射时助推级俯仰角不变,不同主级连接误差对分离过程时间影响微弱。计算结果与飞行力学理论一致,进一步证明了偏差分离模型的正确性。     

一种新型导弹级间分离机构研究

文章简要阐述了一种新型的导弹级间分离机构的工作原理及特点 ,该级间分离机构对于弹径较小 ,分离质量不大的导弹级间分离有较好的应用前景。     

固体运载火箭级间热分离仿真气体模型研究

目前,计算流体力学和飞行力学耦合仿真是模拟运载火箭级间分离较为流行的方法,而发动机内外流动建模则是运用该方法的关键。工程上,常用的方法是将发动机燃气与外部大气当作同一种气体组分处理,未考虑内外流动的多组分与燃烧效应。分析了化学非平衡流模型、双组分气体模型和常规单组分气体模型在火箭级间热分离流场计算中的适用性。化学非平衡流模型由于过高的计算消耗,不适用于火箭研制工程中大规模的参数化研究。而热化学等级较低的双组分气体和单组分气体模型由于计算量较低,具有较好的工程适用性。双组分气体模型计入了火箭燃气的特性,计算消耗远低于化学非平衡计算,且能够较好地预测火箭级间段的流动分离,在计算效率和计算保真度之间做出了较好的平衡,未来在工程研究中有较大的应用潜力。     

一种新型级间分离技术研究

本文对一种含固体燃气发生器的级间分离技术进行了研究。首先给出了分离的总体方案，建立了级间段气体压强瞬变的数学模型和导弹两级的运动模型，并利用流体动力学软件对级间段充气过程进行了模拟。简要介绍了固体燃气发生器的设计，并给出燃气发生器装药的选取原则。最后通过对某型号导弹的计算，证明这种级间分离方案是可行的。     

一种新型导弹级间分离机构研究

文章简要阐述了一种新型的导弹级间分离机构的工作原理及特点，该级间分离机构对于弹径较小，分离质量不大的导弹级间分离有较好的应用前景。     

低空大动压级间分离碰撞边界预示方法

以低空大动压级间分离过程为研究对象,基于组合优化策略,研究多种偏差耦合干扰下分离碰撞危险包络优化分析方法。确定分离过程仿真优化的具体流程,并建立低空大干扰条件下级间分离过程动力学模型和仿真模型,最后通过算例对比分析校验模型的合理性与仿真方法的有效性。研究结果表明,通过组合优化策略可快速有效实现对随机偏差耦合干扰下低空大动压分离过程的碰撞危险包络进行定量预示,并为分离系统偏差量控制提供依据。     

局部模型跟踪控制理论的应用研究

将文献［１］中的局部模型跟踪变结构理论用于导弹控制系统设计，探索了一条设计控制系统的新路。某型号导弹控制系统设计中采用了本文提出的参数选择法，获得了良好的仿真结果。     

导弹武器系统六自由度仿真模型验证方法

为验证某导弹系统六自由度仿真模型,根据导弹武器系统输出数据的特点,讨论了适于小样本输出统计分析的Bayes法。给出了导弹系统仿真模型静、动态性能的验证方法,用Wigner-Ville分布(WVD)验证导弹系统仿真模型。根据三次实弹发射的遥外测数据完成的仿真模型验证结果表明,该导弹系统六自由度仿真模型可信。     

空空导弹大角度姿态推力矢量控制研究

为研究具有大离轴角及越肩发射能力的先进空空导弹敏捷转弯方法，研究了空空导弹的大角度姿态机动控制律。利用时间尺度分离的方法将导弹的姿态动力学和运动学系统分别看做快子系统和慢子系统。用李亚普诺夫方法设计了慢子系统控制律。利用动态逆方法设计了快子系统控制律。分析了控制系统的鲁棒性和稳态精度。仿真结果证明了所提控制方法能够大大减小空空导弹大角度姿态机动时各种力矩干扰的影响。最后给出了采用姿态控制实现的越肩发射的仿真结果。     

用动网格方法模拟导弹发射过程中的燃气射流流场

采用局部非结构网格弹性变形方法和网格再生方法相结合的动网格技术，计算导弹与发射简具有相对运动的燃气射流非定常流场。计算中将安置在发射简内的导弹作为运动实体，随着导弹运动，相应流场计算域边界发生变化。计算结果表明，采用动网格技术模拟导弹发射过程中燃气射流的非定常流场，具有较高的精度。     

线性模型信号估计的精度分析

线性模型的信号估计精度是工程应用上非常重要的指标，传统的信号精度分析的方法主要是依据回归模型的残差，构造相应的统计量进行评价的。现通过对动态测量数据模型的分析，从随机误差、系统误差、信号模型这三个方面出发，分别分析其对信号估计精度的影响，结论是建立精确的信号和系统误差的节省参数模型以及有利于信号和误差分离的模型是得到高精度信号估计的前提。比较了弹数据处理中的不同线性模型，并给出算例分析。     

低冲击弹射式发射箱前盖分离特性

针对火箭、导弹储运发射箱前盖快速开启、可靠分离的设计需求,提出一种利用弹簧储能的低冲击弹射式发射箱前盖方案。在此基础上,结合设计方案各部件在分离过程中的受力特性,建立前盖分离和抛落的理论模型,对箱盖分离轨迹进行计算分析。为优化设计参数,利用实验设计方法(DOE)和响应面法(RSM)对影响前盖抛落距离的储能弹簧刚度、有效作用距离以及活动冲击部件的斜板倾角等进行优化分析,获得满足可靠分离判据的优化结果。最后利用基于多体动力学模型的虚拟样机试验对优化模型进行了校验分析,验证了设计方案的可行性和理论模型的合理性。     

空防对抗仿真的情景想定设计

为使空防对抗仿真更接近实战，对仿真情景想定设计作了改进。将防空区等分成4个扇形区，在确定对突防飞机威胁最大的影响因素的基础上，根据动态规划法得出进袭飞机采用不同航线时防空方不同部署形式的赢得矩阵，并由布朗算法计算该矩阵，得出攻防双方作战方案的选取概率。仿真计算结果表明，该设计方法较合理，避免了仿真的盲目性，对战术仿真有一定的参考价值。     

火箭助推器从芯级飞行器动态分离过程的数值模拟

利用弹簧近似和网格重构相结合的非结构动网格技术，耦合求解Euler方程及弹道方程，时间方向采用四步Runge-Kutta方法，空间方向采用改进Barth和Jespersen限制器的通量分裂方法，数值模拟火箭助推器从芯级飞行器动态分离动力学过程。首先，计算单独芯级飞行器流场，与实验数据相比，符合较好；其次，计算火箭助推器和芯级飞行器组合体流场，得到分离前状态和气动力特性；在此基础上，比较采用弹簧和火箭作为控制力的两种分离方案，研究两侧火箭助推器分离不同步、攻角、侧滑角等因素的影响。研究表明，弹簧分离初期火箭助推器位移和姿态主要取决于弹簧控制力，弹簧全部断裂后气动力的影响加快姿态发散，在给定的设计参数条件下，可以实现安全分离；火箭分离存在复杂的喷流干扰，喷流对助推器的包裹作用使得分离初期自由来流影响较小；另外，分离过程对芯级飞行器的气动干扰不容忽视。     

动态因素对星敏感器测星影响的分析

在捷联惯导系统中,星敏感器直接固定在弹体上,在动态环境下工作.本文根据光学成像原理、快门速度和图像传感器上星点移动速度等,建立了动态条件下星敏感器所获星点光斑的数学模型.通过计算机仿真得出了曝光时间与动态星点像元能量最大值的关系、不同曝光时间下的动态星点定位精度.仿真结果表明,动态星点像元能量最大值不能随着曝光时间的延长始终增大,动态星点形变对星点定位精度的影响可以忽略.     

固体发动机推力偏差对导弹级间分离的影响

考虑固体发动机推力偏斜和横移的影响,应用六自由度弹道方程对地空导弹级间分离进行了建模、仿真。对级间分离后主级受控信号被助推级遮挡过程进行了建模分析。仿真计算表明,推力偏斜和横移对分离(或遮挡)过程影响较大;分离时间越晚,过程时间越短;第一个滚转周期内的推力偏差对结果有决定性影响。