压力振荡过程固体推进剂瞬态燃速对压力变化响应的滞后

应用激光方法测量压力振荡过程中的固体推进剂瞬态燃速。发现对应压力的每一次振荡，都存在一次燃速振荡，但燃速对压力变化的响应有一时间滞后。对压力振荡频率为２０－３５Ｈｚ的燃烧过程，燃速滞后在相位上大约为９０°，在时间上约２０ｍｓ。最后测试结果与国外微波法获得的结果相比较，发现两者相当一致。     

用激光燃速仪测量固体推进剂药条的瞬态燃速

本文扼要介绍了激光燃速仪的特性计算及误差分析,它可在压力变化、压力振荡时,测得固体推进剂药条的瞬态燃速.     

带侵蚀效应的三维双燃速装药固体火箭发动机点火过程

针对三维双燃速装药固体火箭发动机,采用商用CFD计算软件的用户自定义方程对点火瞬态过程中的侵蚀燃速、燃面温度、质量源项、动量源项、能量源项及点火器入口等进行了二次开发,并进行了考虑侵蚀效应的点火瞬态过程流场仿真计算,与地面点火试验内弹道数据进行了对比分析。结果表明:点火初期发动机头部的气流流动十分复杂,且头部压强随时间变化十分剧烈;堵盖打开会造成头部升压梯度振荡,并产生负升压梯度;仿真与试验结果符合较好,说明采用一维非定常固相传热方程计算三维燃面温度可以满足当前工程要求,计算方法正确有效。      

脉冲发动机建压段瞬态燃速模型

针对脉冲发动机工作时间短,压强高的特性,对建压阶段的瞬变燃烧过程进行了模型研究。该模型基于非稳态凝聚相能量方程,并耦合气相热反馈为求解该能量方程的边界条件,从而引入压强对燃烧过程的作用。模型中压强的变化规律由同样条件下的试验p-t曲线拟合得到。通过模型计算,可以对建压过程中推进剂表面温度随时间的变化规律、各压强下的瞬态燃速做出预测,结果与试验数据较好地吻合。用该瞬态燃速进行建压段内弹道仿真,与稳态数据相比,更接近实测曲线,表明该模型可以用于脉冲发动机建压段的瞬态燃速的预估。     

侵蚀燃速辨识

本文将控制论中的辨识技术用于确定固体推进剂火箭发动机装药的侵蚀燃速关系式,对燃速辨识方法作了较为全面和详细的研究.通过对假想发动机作燃速辨识,对该方法的可行性作了充分的论证.用燃速辨识法对真实型号的发动机作了侵蚀燃速辨识,获得了同一发动机装药在不同初温下侵蚀燃速关系式.由于燃速辨识仅需利用一条发动机试车压力一时间曲线,并且在电子计算机上用最优化方法给出结果,因而该方法具有迅速、经济、准确等优点,能更实际地研究固体火箭发动机工作状态下的装药侵蚀燃烧特性.而且便于观察过去实验研究做得较少的初温对侵蚀燃速的影响.这是一种在工程应用上确定装药侵蚀燃速的切实可行的方法.     

泵压水下声发射法测定复合固体推进剂高压燃速

介绍一种国内最新研制成功的、在高压条件下测定复合固体推进剂药燃速的测试技术－泵水下声发射法，该测试系统采用水泵增压、仪表自动调压、高压电磁阀遥控卸载等多项国内首次应用的先进技术。经过一年多的实际应用证明，该系统能服务于复合固体推进剂高压条件下的燃速、燃速压强指数的测定。其变异系数达０．６％。     

HQ-61推进剂燃速的实验研究

本文介绍了燃速仪法和φ107发劝机法在评定HQ-61推进剂燃速波动范围和拣选影响因素方面的若干实验及其试验结果。两种方法试验结果的比较表明:用φ107发动机法来评定HQ-61推进剂燃速较之燃速仪法为优。它既可比较正确地评价推进剂燃速参数,又可正确敏感地拣选影响燃速的因素。这一实验研究还进一步表明:在精确评价推进剂燃速和为发动机设计提供比较可靠的燃烧性能方面,设计一种用药量少、精度高的标准弹道评定发功机来代替燃速仪是十分必要的。     

嵌金属丝端燃药柱燃烧过程的数值研究

通过对金属丝采用一维传热方程,对端燃药柱采用二维轴对称传热方程,对燃气采用常微分控制方程,数值研究了嵌金属丝端燃药柱发动机的工作过程和金属丝热物性及其直径对沿金属丝燃速的影响。计算结果表明,沿金属丝燃速随金属丝导热系数、金属丝熔点的增大而增大,随金属丝比热的减小而增大;对同种金属丝存在一个最佳金属丝直径,使沿金属丝燃速达到最大值。该模型计算结果与试验结果相符较好,且能够得到沿金属丝燃速、药柱燃面变化及燃气压力等随时间的变化;模型简单、所需计算资源较少,适用于工程设计应用。     

基于高分辨率数据重构的固体燃料冲压发动机燃料平均燃速测试

采用一种非接触主动式扫描和结构光栅投影定位技术,对以高密度聚乙烯(HDPE)为推进剂的固体燃料冲压发动机地面实验后药柱内孔燃烧形貌进行了三维点云数据重构,获得了固体燃料内表面当地平均燃速的三维分布云图。研究发现:①通过该方法计算所得药柱燃烧去除质量与实验后实际质量变化量误差在0.1%内,精度满足用于固体燃料燃速的评估要求;②构建的数据重构燃速测试方法能真实反映燃料药柱结构变化,且具有一定的适用性;③通过该方法得到了当地平均燃速与总平均燃速的关系并通过线性拟合的方法得到了燃速与来流空气质量通量关系。通过对该方法的验证分析,认为所提出的燃速测试方法对深入研究固体燃料冲压发动机燃速具有一定的参考价值。      

硼氢化合物作为固体推进剂高燃速调节剂的最新进展

本文综述了硼氢化合物作为固体推进剂高燃速调节剂的研究工作的最新进展。在丁羟、丁羧和双基等固体推进剂中添加碳硼烷衍生物或氢硼酸盐,能使之获得50至250毫米/秒的高燃速性能。如美国已成功地应用一种液体的碳硼烷衍生物使“蝮蛇”反坦克火箭筒的推进剂获得了高能高燃速的特点。本文还对硼氢化合物燃速调节剂的合成路线、生产工艺和成本、以及毒性等问题作了介绍和讨论,指出采用硼氢化合物燃速调节剂是使当前固体推进剂获得高燃速性能的一条有效的可实用的途径。     

微波对超声速燃烧火焰结构的影响

超声速中等离子辅助燃烧是一种具有潜力的助燃方式。通过将低功率微波馈入超燃冲压发动机燃烧室的方式，研究了微波对火焰结构的影响。实验来流马赫数为2.5，常温乙烯燃料从壁面横向射流，以单级凹腔作为火焰稳定器，分别加入500 W和700 W连续2.45 GHz的微波，利用高速相机拍摄火焰CH^*发光图像。研究表明微波的加入使超声速火焰稳定结构发生改变，火焰的起始和稳定位置从凹腔剪切层向射流出口转移，表明微波对火焰传播速度或者燃烧反应速率有增强作用。同时利用火焰边界提取和分形几何的方法，发现微波能够增大火焰边界分形维度，分析认为火焰传播速度由于微波的加入而增加，证明小功率的微波对超声速燃烧有促进作用。     

一种实时飞行轨迹重构方法

提出一种有效的实时纵向飞行轨迹重构的新方法。为了得到状态估计的快速算法,本文把非线性飞行轨迹重构转化为线性、离散、时变状态和参数估计问题。将数值稳定性好、计算量也小的序列U-D分解滤波算法用于状态方程为线性、观测方程为线性或非线性的滤波问题中。由于测量值中常常含有系统偏差,本文把这些偏差作为增广状态加入增广状态模型中,并利用模型的一些特点,提出偏差分离的U-D分解算法,使计算量大大减少。仿真和实际试飞数据计算表明、本文的方法可得到比平方根协方差滤波更有效的实时飞行轨迹重构结果。     

连续时间系统的定常状态估计器

 对于线性定常的连续时间系统,当系统和测量噪声为平稳白噪声过程时,研究了定常的状态估计器的设计方法。为了改进传统的Kalman-Bucy滤波器的瞬态性能,提出了两种新的性能函数的定义,从而给出了两种便于工程应用的修正的Kalman-Bucy滤波器。     

巴特沃斯数字滤波器在自动测试中的应用

本文主要研究巴特沃斯低通数字滤波器在自动测试系统中的应用。讨论了高速采样低速输出的自动测试系统中采用低通数字滤波器的必要性;比较了巴特沃斯低通数字滤波器与多点平均滤波的性能,巴特沃斯滤波器具有较理想的特性;介绍了建立巴特沃斯低通数字滤波器的设计方法,以及在实现实时滤波算法时,克服初始瞬变过程和防止滤波器数值不稳的措施。最后,给出了在长时间陀螺漂移测试中的应用结果。     

固液混合发动机燃面退移规律辩识方法

为了以尽可能少的试验对固液混合发动机的燃面退移规律进行辨识，采用在一发试验中适当调节工作参数的方式，并结合瞬时燃面退移速率求解方法，总结出了一套固液混合发动机燃面退移规律辨识方法进行了试验验证，结果表明：采用二维药型的固液混合发动机，通过一发试验即可较准确地掌握其燃面退移规律，还可应用于其它同种类型的固液混合发动机内弹道性能预测。     

Adaptive Clutter Filtering Using Autogressive Spectral Estimation

A new adaptive filter to reject clutter is derived using autoregressive spectral analysis techniques. The adaptive filter performs open. Ioop processing, resulting in a shorter transient response, and is therefore suitable for radar waveforms containing only a small number of samples. A number of examples including application to ballistic missile defense are presented to demonstrate the performance capabilities of the new adaptive filter.     

Transient simulation of regression rate on thrust regulation process in hybrid rocket motor

The main goal of this paper is to study the characteristics of regression rate of solid grain during thrust regulation process. For this purpose, an unsteady numerical model of regression rate is established. Gas–solid coupling is considered between the solid grain surface and combustion gas.Dynamic mesh is used to simulate the regression process of the solid fuel surface. Based on this model, numerical simulations on a H2O2/HTPB(hydroxyl-terminated polybutadiene) hybrid motor have been performed in the flow control process. The simulation results show that under the step change of the oxidizer mass flow rate condition, the regression rate cannot reach a stable value instantly because the flow field requires a short time period to adjust. The regression rate increases with the linear gain of oxidizer mass flow rate, and has a higher slope than the relative inlet function of oxidizer flow rate. A shorter regulation time can cause a higher regression rate during regulation process. The results also show that transient calculation can better simulate the instantaneous regression rate in the operation process.     

A Tracking Filter in Spherical Coordinates Enhanced by De-noising of Converted Doppler Measurements

Tracking problem in spherical coordinates with range rate (Doppler) measurements, which would have errors correlated to the range measurement errors, is investigated in this paper. The converted Doppler measurements, constructed by the product of the Doppler measurements and range measurements, are used to replace the original Doppler measurements. A de-noising method based on an unbiased Kalman filter (KF) is proposed to reduce the converted Doppler measurement errors before updating the target states for the constant velocity (CV) model. The states from the de-noising filter are then combined with the Cartesian states from the converted measurement Kalman filter (CMKF) to produce final state estimates. The nonlinearity of the de-noising filter states are handled by expanding them around the Cartesian states from the CMKF in a Taylor series up to the second order term. In the mean time, the correlation between the two filters caused by the common range measurements is handled by a minimum mean squared error (MMSE) estimation-based method. These result in a new tracking filter, CMDN-EKF2. Monte Carlo simulations demonstrate that the proposed tracking filter can provide efficient and robust performance with a modest computational cost.     

考虑预设性能约束的运输机姿态容错控制

针对运输机舵面故障情况下的姿态容错控制问题,提出了一种考虑预设性能约束的自适应指令滤波增量反步(Adaptive Command-filtered Incremental Backstepping,ACFIBS)容错控制器。首先,构造运输机故障模型,在反步控制设计结构下,通过构造预设性能函数,保证外回路姿态角跟踪误差的动态性能。然后,考虑舵机偏转速率和幅值限制,引入受限指令滤波器和补偿信号,综合考虑气动参数不确定性,采用增量方法设计反步内环控制律。在此基础上,进一步考虑舵面故障情况,引入自适应方法及低通滤波器改进增量反步控制器。最后,通过理论推导和仿真试验验证了控制方法的有效性。仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的容错性能,在不同舵面故障条件下均可实现对指令信号的预设性能跟踪,且在参数摄动情况下具有较强的鲁棒性。     

Jump detection/estimation using stepwise regression

The detection and estimation of jumps with unknown time and magnitude in specific states of a dynamic process is addressed. Unlike most of the techniques described in the literature, the method can handle multiple jumps within the data window. This allows the use of longer data spans with consequently improved jump estimation. Jumps are treated as bias states, and the innovations and innovation sensitivities from a jump-free filter are used as data for regression. Forward stepwise regression provides the means to systematically search all the jump possibilities. Removal of other bias states from the filter and inclusion in the regression improves the performance of the method. A realistic inertial navigation example with multiple jumps is given to demonstrate the advantages of the technique. The method works best offline using the entire data span, but the performance of the online moving window version is only slightly degraded