三床机载制氧系统性能仿真及影响因素分析

建立了三床机载分子筛制氧系统的数学模型,对系统性能进行仿真.仿真结果与实验值进行了对比,两者吻合较好,验证了模型和求解的正确性.在此基础上,对不同飞行高度和工作条件下系统的性能进行仿真预测,研究了产品气流量、吸附压力、冲洗定径孔大小和循环时间对系统工作性能的影响,为三床机载分子筛制氧系统的设计和优化提供了依据.      

分子筛氧浓缩器的串联混合池计算模型

把吸附床看作由n个等体积的混合池串联而成,可将筛床的控制方程转化为容易求解的常微分方程,考虑了筛床内压力的变化以及吸附热引起的亨利系数的变化等因素.在此基础上,建立了机载分子筛氧浓缩器的非等温吸附数学模型,并对其在不同条件下的工作过程进行了模拟分析.模拟结果与文献结果一致,反映了温度对系统性能的影响.     

分子筛氧浓缩器非等温吸附模型

介绍了机载分子筛产氧系统OBMSOGS(OnBoard Molecular Sieve Oxygen Generating system)的工作原理和变压吸附PSA(Pressure Swing Adsorption)的基本理论,建立了分子筛氧浓缩器MSOC(Molecular Sieve Oxygen Concentrator)的数学模型.模型考虑了筛床的传热传质、压力变化和吸附热引起的吸附等温梯度的变化等因素对吸附性能的影响.动力方程采用线性推动力方程,采用混合Langmuir吸附等温理论计算吸附量.用所建立的数学模型对MSOC的吸附过程进行了模拟并对结果进行了分析.     

机载武器传递对准的可观测性分析

采用"速度+姿态"量测匹配法设计了机载武器传递对准系统,建立了系统的动态误差模型和量测模型,并在这些模型的基础上设计了卡尔曼滤波器.介绍了基于可观测性矩阵奇异值分解的分段定常系统(PWCS, Piece-Wise Constant System)可观测性分析法,并通过该方法分析了机载武器传递对准系统各个状态变量的可观测性.在可观测性分析的基础上忽略不可观测状态变量,实现系统滤波器降维.设计了摇摆机动,在该机动基础上对降维前后滤波器性能和传递对准精度进行了对比,证明了可观测性分析的必要性和正确性.     

机载公共设备综合管理系统任务分配算法研究

机载公共设备的综合管理是机载系统发展的必然方向,为解决机载公共设备综合管理系统中任务分配问题,进行了任务划分.根据周期任务和非周期任务对系统风险系数的贡献不同,提出了两层任务分配策略;以单机风险系数均衡为目标函数,设计了基于蚁群算法的周期任务分配算法.对蚁群算法进行了模糊自适应参数调整的改进,仿真结果表明改进算法能够有效地使蚁群算法从局部最优点中逃脱,解决任务分配问题.      

机载泵源系统的恒功率H∞镇定控制策略

以机载泵源系统的恒功率控制为目标,针对作业任务中系统负载随时间变化的情况,采用使液压系统输出功率保持恒定的控制方式来达到充分利用发动机功率的目的. 对于机载泵源控制系统的主要被控对象——轴向柱塞式变量泵,建立了其状态方程和流量输出方程,采用 H_∞ 鲁棒镇定控制策略实时调节泵的排量.仿真结果表明:当负载变化时,系统能根据压力的变化快速转换到恒功率工作曲线下对应的流量状态,所设计的 H_∞ 控制器能够减小干扰和模型参数不确定对系统稳定性的影响,具有良好的鲁棒性.表明该方法用于机载液压系统可以改善系统工作性能,提高系统功率的利用率.     

Constant power H∞ stabilization control strategy on airborne pump supplying system

以机载泵源系统的恒功率控制为目标，针对作业任务中系统负载随时间变化的情况，采用使液压系统输出功率保持恒定的控制方式来达到充分利用发动机功率的目的，对于机载泵源控制系统的主要被控对象——轴向柱塞式变量泵，建立了其状态方程和流量输出方程，采用H。鲁棒镇定控制策略实时调节泵的排量，仿真结果表明：当负载变化时，系统能根据压力的变化快速转换到恒功率工作曲线下对应的流量状态，所设计的H。控制器能够减小干扰和模型参数不确定对系统稳定性的影响，具有良好的鲁棒性，表明该方法用于机载液压系统可以改善系统工作性能，提高系统功率的利用率。     

机载雷达测控站性能分析CSCD

陆基、海基测控设备在跟踪低空特别是超低空飞行目标时受视距影响大,作用距离有限,而机载测控站作为空中测量平台,不受视距影响,有很大发展空间。介绍了机载测控站的组成、功能和工作原理,分析了机载测控站相关参数关系和工作能力,提出了提高跟踪能力的方法措施;给出了系统跟踪距离计算公式,通过几种典型目标速度分析了系统的跟踪能力,并与陆基、海基测控设备的跟踪能力进行了比对。结果表明,机载测控站在跟踪低空目标时作用距离较远,在低弹道大射程目标飞行试验中具有较大的应用空间。     

机载智能泵源系统的总体方案

高压化、大功率等是机载液压系统的主要发展趋势.基于传统的机载恒压变量泵源系统,机载液压系统的高压化、大功率必然要带来系统无效功率的增加,从而导致系统温度急剧升高,这是未来飞机发展的一个难题,高压变流量变压力智能泵源系统是解决此问题的最佳途径.提出了一种高压变流量变压力机载智能泵源系统的总体方案.采用微机对泵源系统进行主动控制.该系统具有流量、压力、功率和综合4种工作方式,同时,该系统还具有故障工作方式和一定的状态监测功能.     

分子筛供氧爆炸减压过程的数值模拟

 建立了爆炸减压时肺泡氧分压随时间变化的房室数学模型,对于分子筛供氧情况下爆炸减压过程进行了数值模拟,模拟结果和实测结果能够很好的符合.分析了飞行高度及供氧浓度对过程的影响.此模型为求解爆炸减压时肺泡氧分压降到临界值的时间提供了一种简单的方法,对高空飞行医务监督和应急供氧装备的设计有实际意义.     

分子筛氧气浓缩器产氧性能实验分析

根据"变压-吸附-解吸附" 压力交变原理,研制了分子筛氧气浓缩器样机.通过不同入口压力、输出流量、高空压力和温度环境实验,测试了分子筛浓缩器样机的制氧性能.结果表明,分子筛氧气浓缩器样机产氧浓度随入口压力和上升高度的增加而增加;随输出流量的增加而减少;升降速度、环境温度影响不大.系统产氧性能基本满足系统工程生理学防护要求,其性能与国外产品有可比性.     

航空供氧系统高空性能参数数值仿真

根据航空供氧系统高空性能的工作原理,利用理论简化结构模型和气体动力学知识,建立了供氧系统部分高空性能参数的数学模型.在Matlab/Simulink系统仿真环境下,对高空部分性能参数进行了数值仿真计算,分析了高空性能中的充氧时间控制以及供氧面罩余压与拉力管内压力的比值特性和各种结构参数对面罩余压大小的影响.通过对仿真计算结果与试验结果的对比分析,表明所建立的数学模型是有效的,采用的仿真计算方法符合计算精度要求,对供氧系统高空性能的设计和改进工作具有一定的参考作用.     

机载UMS分布式容错计算机系统设计

综合控制管理是机载机电设备发展的趋势.针对航空机电设备综合控制管理预研项目,利用分布式容错技术、高可靠航空电子总线技术和嵌入式实时多任务操作系统应用技术,设计并实现了一个分布式容错计算机系统.讨论了系统的工作特点、系统结构、通信网络、冗余管理和实时容错分布执行软件.      

GPS-only gravity field recovery with GOCE,CHAMP, and GRACE

Gravity missions such as the Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer (GOCE) are equipped with onboard Global Positioning System (GPS) receivers for precise orbit determination (POD), instrument time-tagging, and the extraction of the long wavelength part of the Earth’s gravity field. The very low orbital altitude of the GOCE satellite and the availability of dense 1 s GPS tracking data are ideal characteristics to exploit the contribution of GPS high-low Satellite-to-Satellite Tracking (hl-SST) to gravity field determination. We present gravity field solutions based on about 8 months of GOCE GPS hl-SST data from 2009 and compare the results with those obtained from the CHAllenging Minisatellite Payload (CHAMP) and Gravity Recovery And Climate Experiment (GRACE) missions. The very low orbital altitude of GOCE significantly improves gravity field recovery from GPS hl-SST data above degree 20, but not for the degrees below 20, where the quality of the spherical harmonic coefficients remains essentially unchanged. Despite the limited time span of GOCE data used, the gravity field of the Earth can be resolved up to about degree 115 using GPS data only. Empirically determined phase center variations (PCVs) of the GOCE onboard GPS helix antenna are, however, mandatory to achieve this performance.     

超低轨道卫星应用离子电推进技术方案

低地球轨道大气环境对诸如科学探测和对地观测卫星的阻尼作用十分明显,而且阻尼随太阳和地磁活动以及昼夜、季节交替变化范围宽。为了保证卫星轨道精度或飞行状态满足任务要求,需要利用推进系统对卫星受到的阻尼进行实时或间歇式补偿以实现轨道或飞行状态的保持。针对轨道高度220~268km的无拖曳飞行和轨道维持应用,基于卫星轨道阻尼变化和有效载荷指标要求分析,研究确定了离子电推进技术指标、推力调节方案、系统组成、推力控制方案和在轨应用策略,并对推力调节方案进行了试验验证。结果表明,与无拖曳飞行卫星任务匹配的离子电推进指标为推力调节范围1~20mN,推力分辨率优于12μN,与对地观测卫星轨道维持任务匹配的指标为推力调节范围1～25mN,推力分辨率100μN。研究提出的针对超低轨道卫星应用需求的高精度推力连续调节离子电推进技术方案,具有工程任务针对性和参考价值。     

SJ-10卫星固体材料燃烧实验装置

为对微重力条件下固体材料着火和火焰传播特性进行研究,研制了实践十号（SJ-10）卫星固体材料燃烧实验装置.利用空间高真空条件,采用实验段内气体环境更新和控制技术,实现了在有限实验空间内对多个实验样品进行研究,并提供准确可控的实验环境条件（氧气浓度和气流速度）.通过地面试验验证,该装置可通过实验样品、氧气浓度、气流速度、点火方式等实验参数的灵活组合,实现空间实验机会的充分利用和预定科学目标.      

Evolution of a phase separated gravity independent bioreactor.

The evolution of a phase-separated gravity-independent bioreactor is described. The initial prototype, a zero head-space manifold silicone membrane based reactor, maintained large diffusional resistances. Obtaining oxygen transfer rates needed to support carbon-recycling aerobic microbes is impossible if large resistances are maintained. Next generation designs (Mark I and II) mimic heat exchanger design to promote turbulence at the tubing-liquid interface, thereby reducing liquid and gas side diffusional resistances. While oxygen transfer rates increased by a factor of ten, liquid channeling prevented further increases. To overcome these problems, a Mark III reactor was developed which maintains inverted phases, i.e., media flows inside the silicone tubing, oxygen gas is applied external to the tubing. This enhances design through changes in gas side driving force concentration and liquid side turbulence levels. Combining an applied external pressure of four atmospheres with increased Reynolds numbers resulted in oxygen transfer intensities of 232 mmol O2/l/h (1000 times greater than first prototype and comparable to a conventional fermenter). A 1.0 liter Mark III reactor can potentially deliver oxygen supplies necessary to support cell cultures needed to recycle a 10 astronaut carbon load continuously.     

差动活塞式燃气自增压系统参数设计方法

针对基于单组元肼类物质为工质的液体姿轨控发动机差动活塞式燃气自增压系统,分析了系统的工作原理,提出了系统的参数设计方法,建立了系统的参数设计流程,给出了系统的起动压力计算模型和自锁状态计算方法,并进行了实例研究。结果表明:系统最低起动压力与压力放大贮箱气体腔初始体积、活塞摩擦力和推进剂贮箱初始气垫体积直接相关;系统自锁后,推进剂贮箱压力的设计状态受推进剂贮箱所允许的最大压力上偏差和流量调节器与推进剂贮箱间的压降所约束;推进剂贮箱的工作压力范围是可以根据需要通过燃气自增压系统的设计来保证的。