面向能热需求的飞机机电系统架构设计研究

飞机综合能力提升使机电系统产生了能量需求激增、热负载加剧等难题。文中为解决飞机机电系统所面临的能量供给和散热问题,重点从能量管理、热管理2个方面开展机电系统顶层架构设计研究,以飞机全任务剖面的能力特征及需求作为牵引,突破传统架构设计方法,采用能量优化的设计理念实现对机电系统的综合管理与优化,最终形成以能热为技术核心的飞机机电系统架构设计方法。仿真结果表明,该方法可实现基于飞行任务及飞行状态需求的能量和热沉供给、传输和使用的动态管理和优化控制。     

航空机电系统技术发展综述

文中总结了国际航空机电系统技术研究现状,以美国为代表的国际先进飞机研发体系,将机电系统技术提升至与飞机平台技术并重的地位,将综合推进、能源与热管理技术列为核心技术领域,持续开展了MEA、INVENT、INPPAT、AVEM、NGT-PAC等一系列面向机电领域的重大技术专项和演示验证计划;梳理了系统架构综合化、能源利用多电化、能量管理高效化的机电系统技术发展趋势;展开了机电系统技术研发思考,提出了强化机电系统技术发展规律和需求认识、升级机电系统技术基础研究,和仿真验证能力是引领机电系统技术发展的2个关键方向。     

基于滑模控制的末端能量管理方法

简要介绍了末端能量管理的研究情况,然后对末端能量管理段进行轨迹规划。在轨迹规划的基础上,设计基于滑模变结构控制的制导律,对轨迹进行跟踪,对能量进行管理。仿真结果表明,滑模变结构控制在末端能量管理制导中合理、有效,具有很强的鲁棒性。     

高超声速动力能热管理技术综述

高超声速飞行器因良好的高速突防和快速打击能力成为重要的装备发展方向,但高超声速飞行工况的特殊性使其动力 系统对热管理和能源供给提出了严苛的需求。通过分析文献对高超声速动力的热防护、燃油热管理和进气预冷等技术进行了详 细评述。热管理对高超声速动力装置的功能和性能实现具有重要影响,但其目前在该领域研究技术的成熟度较低,飞发一体化是 解决问题的重要技术途径之一。通过文献综述对能源供给的生成及利用等技术与传统飞行器进行了对比,概述了现有高超声速 动力主要的能源供给方式的关键技术为燃油裂解气涡轮等,在此基础上总结了能热（能源与热）管理的未来发展趋势为热电转换 等,为高超声速动力能量综合能热管理技术的发展提供借鉴。     

月球钍元素发电技术研究综述

针对月面基站对长时、大功率电能供应技术的需求,介绍了月球钍元素探测进展、钍资源利用方式,综述了月球钍元素发电技术研究现状,主要包括发电相关的钍基熔盐堆技术、热电转换技术、能量管理技术和电能存储技术。分析表明,利用月球钍元素进行发电具有技术可行性,可为后续人类利用月球资源提供参考。     

泡沫型干扰幕对电磁波传播的能量耗散机理研究

在研究特种泡沫新型长效无污染、多波段干扰技术的过程中,通过泡沫型干扰幕的多界面特征、特种组份微粒的散射作用、气泡的湮灭效应以及媒质的能量吸收作用等方面的实验,总结出了电磁波通过泡沫型干扰幕时的能量耗散机理,为泡沫型干扰幕的实用性研究提供了理论依据。     

注入N＋强化铍表面的探索

本文采用先进的离子注入技术改善金属铍的表面性能。文中选用单一能量注入N~+和分级能量注入N~+两种工艺来强化RJY-40铍的表面,均在不同程度上提高了RJY-40铍的显微硬度和改善了耐磨性。其中分级能量注入N~+样品(Al_2O_3-Be)的摩擦系数由0.5～0.6降低到0.1～0.3左右。采用X光电子谱(XPS)和电镜等手段分析研究了样品的表面成分和结构,并讨论了其强化机制。从效果、工艺、设备等方面将注入N~+和美国注入B~+技术进行比较,认为注入N~+技术有较大的优越性。     

金属增材制造技术在航空发动机领域的应用

从增材制造技术的基本概念出发,研究了适用于金属材料的定向能量沉积(DED)技术和粉末熔覆(PBF)技术的基本原理、技术内涵以及技术发展,重点分析了增材制造技术在开发燃油喷嘴和低压涡轮叶片等商业化零部件的应用,以及对涡轮叶片、整体叶轮和齿轮等航空发动机部件的修复.研究表明,金属增材制造技术广泛适用于钛合金、镍基合金、钛铝合金等金属材料的航空发动机部件,在设计、制造和经济可承受性等方面具有优势.      

预浸料厚坯超声切割工艺研究

 预浸料厚坯超声切割技术,具有无刀具磨损、加工速度快、加工精度高、无粉尘污染等优势,切割质量优异,在国外已得到了广泛应用,而国内目前仍处于初期研究阶段。本文以航空航天应用为主的碳纤维预浸料厚坯为实验材料,研究了切割温度、切割速度以及切割能量等切割工艺参数对切割质量的影响。研究结果表明,对于一定厚度的预浸料厚坯,最优的切割工艺参数组合:切割温度为5℃,切割速度为1.0 m/min,切割能量为8级。该研究方法与研究成果为超声切割技术在预浸料切割中的应用奠定了基础。     

大跨时空任务背景下的太阳能无人机任务规划技术研究进展

通过任务规划技术合理的优化太阳能无人机的飞行轨迹和动力学参数，能够有效提高太阳能无人机的能量利用率，使其胜任许多大范围跨时间跨空间飞行任务。从能量建模、续航评估和能量管理策略3个方面对大跨时空任务背景下太阳能无人机任务规划技术的研究进展进行了综述。在能量建模方面，介绍了当前主流的太阳辐射模型和能量生产基本框架；在续航评估方面，分析了目前的指标设计和应用方法；在能量管理策略方面，从能量综合应用、风力滑翔机制、轨迹优化方法和面向特定任务的应用4个角度，梳理了当前的研究现状。最后，对该领域未来可能的研究方向进行了展望。     

织女－3主发动机的辨识仿真

织女－３探空火箭飞行试验与地面试验的主发动机喉径不同，提出了用辨识仿真方法提供弹道计算所需的推力数据。利用唯一的一发有效地面实验数据，以系统辨识法确定发动机工作时推进剂的基础燃速，沿金属丝燃速，综合因子和喉径的变化规律，再确定喷管效率，最后用内弹道计算和性能计算方法确定飞行发动机的地面推力数据。飞行试验表明，计算弹道与飞行试验弹道相吻合。     

织女－3主发动机的辨识仿真

织女－３探空火箭飞行试验与地面试验的主发动机喉径不同。提出了用辨识仿真方法提供弹道计算所需的推力数据。利用唯一的一发有效地面实验数据，以系统辨识法确定发动机工作时推进剂的基础燃速、沿金属丝燃速、综合因子和喉径的变化规律；再确定喷管效率；最后用内弹道计算和性能计算方法确定飞行发动机的地面推力数据。飞行试验表明，计算弹道与飞行试验弹道相吻合。     

导弹/固体火箭发动机一体化设计

本文以两级推力固体火箭发动机为动力的某空-空导弹作为算例,研究了导弹/固体火箭发动机一体化设计的问题.为此,建立了固体火箭发动机的能量模型、质量模型和导弹与目标的数学模型.利用优化理论,成功地完成了九个设计变量的优化问题.优化结果表明,导弹的起飞质量减轻23.3kg(约占总重的9%).     

国外航天用固体火箭发动机评述

卅年来,固体火箭发动机一直是航天推进领域的支柱之一.由于它具有成本低、可靠性高、现实性强等特点,在各种航天推进系统,特别是运载火箭助推器、空间发动机和分离、逃逸发动机中得到广泛应用.本文详述国外航天用固体火箭发动机的发展历程、应用背景和发展前景.     

固体火箭发动机真实流体输运系数的自动模拟

为缩短固体火箭发动机的研究周期、降低研究成本和揭示工作机理,需要对其工作过程进行三维数值仿真,但数值计算中许多物性参数如输运系数的确定存在困难,为此主要研究了适合于固体火箭发动机内高温高压下的多组分混合物输运系数的计算方法,并通过高级计算机语言管理数据库等方法实现自动计算,可准确快速地计算发动机内流过程中输运系数的变化,为真实模拟发动机的工作过程提供正确的物性参数。     

固体火箭发动机的声学分析及燃烧稳定性预估

提出一种预估固体火箭发动机燃烧稳定性的方法。文中着重研究了燃烧室内腔声场的有限元数值分析问题,并应用声学有限元素法对一个二维轴对称装药发动机燃烧室内腔进行了固有频率及固有振型计算。随后,在声学分析的基础上对该发动机做了燃烧稳定性预估。其结果与多次试车的结果一致。最后还就声学分析的验证,减少机时和内存,微粒尺寸的确定,预估方法及计算程序的通用性等问题进行了讨论。     

固体火箭发动机有约束流场推力特性计算

为计算带约束流场的固体火箭发动机推力特性，建立了一维准定常变截面的内弹道计算和约束流场流动的数学模型。计算结果表明，约束流场使推力增加14%，冲波进入喷管扩张段。与试验结果很接近，表明计算模型正确，可用于其它型号带约束流场的推力特性计算。     

国外预估固体火箭发动机寿命的几种模型

本文简要介绍国外预估固体火箭发动机寿命的几种模型,其中大多数均得到实际验证,可用于评估环境因素对固体火箭发动机的影响.     

固体火箭发动机一维准定常内弹道解法

本文着重讨论了固体火箭发动机一维准定常内弹道问题的解法.指出这个问题可有两种解法:平衡解法和非平衡解法,并用实例计算说明了非平衡解法优于平衡解法.     

固体发动机及火箭固有振动特性预估

用有限元方法计算了选用的固体火箭各级发动机壳体，药柱及整机固有频率和振型，并计算了火箭固有振动特性，为发动机冲击试验，今后的模态和振动试验提供了参考数据。这些数据是选择测试设备及量程，激励方式及位置，测点布置及试验夹具设计等测试技术所必需的。