火箭动力学建模中固体发动机混合梁模型研究

提出了固体火箭发动机混合梁模型建模方法,分别建立了固体火箭发动机三维模型、双梁模型和混合梁模型。考虑了推进剂的粘弹性效应,采用复频变模量模型描述推进剂,对三种模型进行了直接频响分析。以三维模型计算结果为标准,对比了混合梁模型和双梁模型的频响曲线,固体火箭发动机混合梁模型与三维模型频响曲线基本一致,而双梁模型与三维模型频响曲线差别较大,证明了与双梁模型相比用混合梁模型模拟固体火箭发动机是更准确的。     

基于FBG传感器的固体火箭发动机结构健康监测技术

讨论光纤布拉格光栅(FBG)传感技术用于固体火箭发动机结构应变场、温度场和损伤状况健康监测的可行性。分析了利用FBG传感器组成固体火箭发动机结构健康监测系统的关键技术问题,包括光纤传感器的工艺集成,光纤传感网络的最优化布置,分布式传感器信号的解耦与处理等,并给出一些研究结论和初步解决方案。基于FBG传感器的健康监测系统在固体火箭发动机领域显示了良好的应用前景。     

复合材料壳体弹性常数确定的实用方法

本文提出了由已知的壳体参数及壳体内压和轴压时测得的应变,利用最小二乘法确定固体火箭发动机纤维缠统壳体弹性常数的方法。     

固体火箭发动机喷流噪声测量及声场分析

为了研究分析固体火箭发动机喷流噪声特性及其声场分布规律,设计实验发动机,采用LMS数据采集系统及噪声处理软件通过传感器对固体火箭发动机喷流噪声进行实验采集和测量分析.实验结果表明:同一测量位置处,随着推进剂燃温的降低,噪声峰值降低;随着燃烧室压力及喷管出口马赫数的增高,噪声峰值升高;该实验工况下,发动机喷流噪声声压级分布在120~140dB,峰值频率4500~5000Hz.实验结果对固体火箭发动机喷流噪声场的预测提供了实验依据.     

固体推进剂药柱的近似不可压缩粘弹性随机有限元

采用Monte-Carlo粘弹性随机有限元法,分析了药柱的结构可靠度。针对固体火箭发动机药柱材料近似不可压缩的问题,基于Herrmann粘弹性有限元以提高计算的精度,考虑泊松比和松弛模量的随机性,采用拉丁超立方(LHS)技术计算了固体火箭发动机药柱结构的可靠度。算例表明该方法的有效性。     

近地点变轨固体火箭发动机平衡试验

对长二捆近地点变轨固体火箭发动机动平衡用校验转子、工装、空载／满载发动机、卸载／不卸载发动机以及有无喷管发动机等各种状态下动平衡参数进行了试验研究，并对其动平衡在数进行了理论计算。     

全尺寸火箭发动机壳体破坏实验及其在轻重量设计中的应用

为更好地设计并达到导弹系统的设计要求,对火箭发动机壳的轻重量设计引进新的设计准则是很重要的。这个设计准则要求参照材料双轴极限强度来取的壳结构的安全度。这种材料的双轴极限强度一般都是通过缩尺柱形箱体破坏试验取的。但是由于半径/厚度之比不同,工程师经常对缩尺模型数据用于全尺寸导弹壳体有疑议。此外,计算火箭发动机壳体园柱部分双轴应力场中主应力的强度理论是用Huber-Henkey-VonMises破坏能量理论。然而这理论的基本推导是基于虎克定律,所以限制这个理论最大使     

固体火箭发动机动力相似模型缩比准则

本文根据相似理论,用量纲分析法推导出固体火箭发动机动力相似模型缩比准则,以药柱和壳体缩比模型为例进行了有限元计算,结果表明,本文推导出的缩比模型准则完全适用于药柱和壳体结构,由梁模型推导出的缩比关系只适用于药柱,不适用于壳体。     

航天飞机及火箭的羽流试验技术

火箭发动机排气羽流的影响是研制火箭运载器的一个关键问题。本文综述了羽流对航天飞机和火箭底部流动、底部加热的影响。重点综述了冷气试验方法,并指出了冷气模拟试验的相似准则的参数组合关系式。冷气试验费用不大,试验周期短,是确定底部压力的最佳方法,试验重点在跨声速和低超声速飞行区域。本文对热气试验方法也作了介绍。热气试验可模拟羽流的真实热力学特性,但耗费大,技术复杂。火箭发动机羽流模拟应由风洞试验来确定。本文简述了进行羽流模拟试验的地面试验设备。     

固体火箭贮存延寿试验方法

本文对贮存延寿的指标体系进行了研究定义,提出了基于实际使用信息和地面试验验证方法相结合的固体火箭贮存延寿试验的准则和总体思路,形成了系统方法并应用于具体产品。通过延寿信息收集与分析、贮存失效模式分析、分解测试、理化试验分析、加速贮存试验、环境适应性试验、可靠性试验、安全性试验以及飞行试验、综合评估等层层递进,能够给出验证固体火箭满足贮存延寿一定年限和可靠性的寿命评估结论。研究成果为获取固体火箭的可靠贮存寿命、实现科学定寿提供了依据,获得了显著的社会和经济效益,提高了固体火箭的完好性水平。     

亚表面缺陷脉冲相位热成像检测技术

对脉冲相位热成像技术应用于亚表面缺陷的检测进行了实验研究,给出了铝合金和聚合物两种典型的金属和非金属试件的检测结果,并同传统红外热成像检测的对比度图像进行了对比。还对脉冲相位热成像检测技术中频谱分析的有关问题进行了分析,指出选择采集频率、采集窗口大小要考虑的影响因素,并分别采用组合平滑滤波、分段拟合的方法改善了相位变换的实际效果。结果表明脉冲相位辐射测量技术与一般光热辐射测量相比,测量结果明显改善,增强探测缺陷特别是深度缺陷的能力,减小加热不均等表面因素对测量的影响。     

用于高温测量的红外热成像技术

用于高焓风洞实验中模型表面温度测量的CCD红外热成像系统 ,测温范围 1 0 0 0～ 350 0K。笔者介绍系统原理和标定过程 ,并给出了初步风洞实验结果。通过与红外高温计测量结果的比较分析 ,验证了该系统的可靠性和实用性。系统的研制成功为地面防热 /热结构实验中模型表面温度测量提供了先进的手段。     

两类多自由度开关磁阻电机原理与控制的类比

多自由度(Multi-degree-of-freedom,MDOF)开关磁阻电机(Switched reluctance motor,SRM)中的电磁力具有多维分布特征,对其建模和主动控制可实现该类电机的多自由度运行。无轴承开关磁阻电机(Bearingless switched reluctance motor,BSRM)和直线旋转开关磁阻电机(Linear-rotary switched reluctance motor,LRSRM)均具有多自由度运动控制的特点,其电磁力的分布规律、建模方法和控制策略具有一定的相似性。通过对比这两类多自由度开关磁阻电机工作原理的相似性,将前期BSRM数学模型和控制方法的研究成果进一步应用于LRSRM中,实现了LRSRM的准确建模和高性能控制,为推动和加速LRSRM的研究提供参考,以期进一步完善多自由度开关磁阻电机的研究理论体系。     

红外无损检测技术在飞机探伤中的应用

介绍红外无损检测的原理、检测系统的组成以及此技术在飞机探伤中的应用。     

水下巡检蛇形机器人移动单元结构设计及计算

随着经济蓬勃发展,水生农作物市场的需求量不断增长,水域水质检测行业显得日益重要,但人工水质水域检测效率低下,为此设计一套可以搭载检测传感器的水质检测蛇形机器人,以提高检测效率、降低检测成本、减轻人工劳动力度。为适应水下环境,该机器人具备小巧、灵活、机动性能好、转弯灵活、对复杂水域适应能力强、可检测不同深度水质的特点,在此针对机器人的移动单元结构设计及强度校核等问题进行分析,可为以后解决此类问题提供一种验证手段。     

高超声速低密度风洞红外热图技术初步研究

为了对红外测热与热电偶测热进行比较研究,在马赫数M∞=12,驻点温度T0=650K,驻点压力P0=1630kPa的高超声速稀薄气流中,对一平板斜坡薄壁模型进行了试验,试验结果表明这二者所获得的模型表面热流率符合得较好。与此同时,对模型表面发射率的测量、模型物面坐标与热图象素坐标的对应关系也进行了初步探讨,重点提出了在大极角情况下对发射率进行修正的方法,即根据模型表面不同位置的法线,调整红外热像仪镜头轴线,使被测量区域的极角尽可能小,以保证发射率在此范围内为常数。     

7°尖锥高超声速边界层转捩红外测量实验

为了推动高超声速边界层转捩研究的深入开展，给边界层转捩机理研究、物理模型验证、转捩数据库构建和转捩天地相关性的建立等提供基础风洞实验数据，在中国空气动力研究与发展中心的Φ1 m高超声速风洞开展了边界层转捩规律红外热图实验。针对半锥角7°尖锥模型，研究了不同单位雷诺数、迎角和马赫数对尖锥边界层转捩位置的影响规律。实验单位雷诺数（0.49~2.45）×107/m，迎角范围-10°~10°，马赫数5~7，模型头部半径0.05 mm。通过红外热图技术测量模型表面温度分布，获得了较为详细的转捩位置和转捩参数影响规律。实验结果表明:在马赫数5~7范围内，马赫数增大，尖锥转捩位置提前，分析认为是高马赫数时的雷诺数较大、自由流噪声水平较高引起；随着单位雷诺数的增大，边界层转捩位置前移，转捩雷诺数保持不变，约为3.0×106；小迎角时，随着迎角的增大，迎风面边界层转捩推迟，背风面边界层转捩前移，在10°大迎角时，迎风区中心线转捩前移，出现迎角"转捩逆转"现象，背风区出现了流动分离导致的低热流条带。     

考虑检修因素的海洋工程结构疲劳可靠性分析

现在海洋工程结构的疲劳分析大多是基于S－N曲线及Miner-Palmgren线性累积损伤准则的，但有一些规范中的许用累积损伤是基于结构检测可行性来确定的。本文对基于可靠性断裂力学的许用累积损伤进行了研究，它是利用裂纹检测概率曲线中的检测质量来确定的。最后得出，对于目标安全水平所对应的许用累积损伤值，在老虑检测影响时可适当增大。     

一种新的基于红外图像的道路边界检测方法

研究了红外图像中道路边界的检测方法。首先分析了用于智能车辆视觉导航的红外道路图像的特点,并指出常用图像处理方法在检测红外道路边界时的缺陷;然后从图像灰度角度出发,提出了基于折线模型的候选道路边界线段快速提取方法,并采用关系稳定性规则对道路边界区域进行筛选和处理;同时利用多尺度形态学梯度进行道路边界区域提取;最后将上述基于灰度和梯度的两种边缘提取结果相互验证,得到可靠的道路边界描述。实验表明文中提出的道路边界检测方法具有很好的性能,能够满足实时应用需要。     

Simulation Tools for a Fiber-Optic Based Structural Health Monitoring System

Probability of detection(POD)graphics allow for a change from qualitative to quantitative assessment for every damage detection system,and as such it is a main request for conventional non-destructive testing(NDT)techniques.Its availability can greatly help towards the industrialization of the corresponding Structural health monitoring(SHM)system.But having in mind that for SHM systems the sensors are at fixed positions,and the location of a potential damage would change its detectability.Consequently robust simulation tools are required to obtain the model assisted probability of detection(MAPOD)which is needed to validate the SHM system.This tool may also help for the optimization of the sensor distribution,and finally will allow a probabilistic risk management.INDEUS,simulation of ultrasonic waves SHM system,was a main milestone in this direction.This article deals with the simulation tools for a strain based SHM system,using fiber optic sensors(FOS).FOS are essentially strain/temperature sensors,either with multi-point or with distributed sensing.The simulation tool includes the finite element model(FEM)for the original and damaged structure,and algorithms to compare the strain data at the pre-established sensors locations,and from this comparison to extract information about damage occurrence and location.The study has been applied to the structure of an all-composite unmanned aircraft vehicle(UAV)now under construction,designed at Universidad Politecnica de Madrid for the inspection of electrical utilities networks.Distributed sensing optical fibers were internally bonded at the fuselage and wing.Routine inspection is planned to be done with the aircraft at the test bench by imposing known loads.From the acquired strain data,damage occurrence may be calculated as slight deviations from the baselines.This is a fast inspection procedure without requiring trained specialists,and it would allow for detection of hidden damages.Simulation indicates that stringer partial debondings are detected before they become critical,while small delaminations as those produced by barely visible impact damages would require a prohibited number of sensing lines.These simulation tools may easily be applied to any other complex structure,just by changing the FEM models.From these results it is shown how a fiber optic based SHM system may be used as a reliable damage detection procedure.