磁流体湍流中的结构和能量传输

磁流体湍流中存在多种相干结构,包括电流和涡旋结构。文章主要对近几年有关磁流体湍流相干结构及其相关的能量传输的一些工作进行了介绍。不同于中性流体湍流中的管状结构,磁流体中的相干结构多呈现为片状,强电流片附近也存在强涡片结构。磁流体湍流中的能量级串使能量跨尺度从大尺度传递至小尺度;与中性流体湍流能量传输主要集中在相近尺度上不同,磁流体湍流除了动能传输,还有磁能传输,以及动能与磁能之间的跨尺度互相转换。研究表明,磁流体湍流中的能量传输及耗散具有强间歇性,集中在较小区域范围,且与相干结构存在关联。在存在背景磁场的情况下,磁流体湍流中的相干结构在背景磁场方向上被拉长,而同样方向上的能量传输受到抑制。在高马赫数的情况下,激波的产生会使能量传输明显增强,同时带来很强的间歇性,结构函数标度律远远偏离线性标度关系,并且随着阶数的增加,标度指数会达到饱和值。     

微观能量分析气动光学效应时变误差的方法

针对高超声速飞行器在大气层内飞行过程中采用自主天文导航时,气动光学效应导致的光学传感器成像畸变严重干扰导航精度的问题,提出一种在微观能量变化机制层面探究气动光学效应时变误差的方法。该方法基于光子传输理论分析光子与湍流分子的相互作用机制,建立光子在高速流场中的传输模型,对光子在湍流传输过程中的能量分布进行统计。通过建立微观光子体系下的气动光学效应评价函数,得到气动光学效应的时变误差描述,统一了微观能量分析与宏观几何光学之间的关系,利用光子微观方法进行数值仿真分析,并将仿真结果与风洞试验结果进行了对比,为高超声速飞行器气动光学效应的研究提供了新的研究思路。     

民用飞机机轮最大刹车能量研究

机轮刹车装置是飞机起落架的重要组成部分,在地面减速过程中吸收飞机大部分动能,对飞机起降安全至关重要。 其中,最大刹车能量设计是刹车装置的关键参数之一,与机轮刹车装置的安全性和经济性紧密相关。 对民用飞机机轮刹车装置最大刹车能量的计算进行研究,按照适航规章相关要求,结合适航当局对刹车装置最大刹车能量计算的关注要点和飞机的设计构型,以某民用飞机为例,分析了机轮最大刹车能量计算中的影响因素,并通过计算对比该飞机在预定的不同使用场景与可能遇到的单个及多个故障叠加工况着陆时的刹车能量,确定该型飞机最大刹车能量出现在典型高原机场两个机轮刹车装置失效着陆工况,最大刹车能量为 32. 44 MJ,为飞机机轮刹车装置的设计提供关键参数。     

激光能量沉积降低钝头体驻点压力机制分析

针对高超声速飞行器表面驻点压力较高的问题,在马赫数5的来流条件下,分别采用单脉冲和高重频激光能量注入的方式控制弓形激波。将数值模拟结果与高时空分辨率纹影照片以及驻点压力测量结果相对比,分析了单脉冲激光能量与高超声速流场弓形激波的相互作用过程,结果表明透镜效应是激光能量沉积降低钝头体驻点压力的原因。单脉冲激光能量产生的低压区不能维持,降低驻点压力效率低,因此高重频是更有效的激光能量注入方式。优化了频率为80kHz、功率为自由流焓流6.6%的激光能量沉积位置,计算结果表明当沉积位置与钝头体表面的距离等于钝头体直径的1.5倍时,驻点压力降低了40%。在优化位置提高沉积能量大小至36.9%,可将驻点压力和热流分别降低83.3%和56.9%。     

基于能量有限元法和虚拟模态综合法的高频冲击响应分析方法

为了分析结构受到高频冲击载荷激励后的瞬态响应,提出了一种基于能量有限元法（EFEM）和虚拟模态综合（VMSS）法的高频冲击响应分析方法。通过能量有限元法进行高频稳态分析,获得结构频响函数（FRF）的频段平均值,然后结合虚拟模态综合法得到虚拟模态振型系数,最后通过Duhamel积分获得结构在高频冲击载荷作用下的瞬态响应。对一简支梁模型进行算例分析,将本文方法的结果与传统有限元法（FEM）和统计能量法（SEA）的分析结果进行对比,验证了所提方法的有效性,也表明该方法具有模型简单、分析速度快等优点。     

设备辐射发射研究

辐射干扰通过介质以电磁场形式传输，向外辐射能量的方向性，传输到该设备所在位置时，绍了辐射能量的计算方法及辐射干扰的抑制措施。辐射的能量是否会影响附近设备的性能，取决于干扰源干扰能量的损失值及该设备对此能量的敏感度。本文介绍了辐射能量的计算方法及辐射干扰的抑制措施。     

亚轨道飞行器能量管理段轨迹设计

亚轨道飞行器（SRLV）通过跟踪特定的轨迹来实现对能量的控制与管理,轨迹设计是能量管理的一项关键技术。深入研究了亚轨道飞行器能量管理段（TAEM）轨迹的设计思想、准则和流程;提出了一种基于待飞距离规划动压剖面的轨迹设计方法,通过调整航向调整段的动压剖面,保证飞行器以亚声速状态进入航向调整段,避免飞行器转弯超调;提出了采用顺风作为轨迹设计的缺省状态,保证飞行器在严重的逆风状态下仍然可以满足着陆窗口约束;通过具体算例进行仿真分析,验证了设计方法的有效性。     

传输激光能量的光纤滑环结构设计与试验研究

本文设计了一种光纤滑环结构,可实现将激光能量从固定平台传输到旋转平台。该光纤滑环结构可精确控制对接光纤的端面间隙,有效保护传能光纤。实验表明,光纤耦合效率可达90%左右,可满足科研及工业应用需求。     

基于能量管理的横向机动弹道优化设计

为实现小射程能量的有效利用,增强导弹的突防能力和禁飞区规避能力,提出了一种基于能量管理的横向机动弹道设计与优化方法.该方法通过初始离面角使弹道一级偏离传统射面,后面级再修正射面以命中目标.在建立能量管理方程、初始离面角及横向转弯角的解析计算模型的基础上,迭代解析计算机动角的初值;采用遗传算法对机动角及弹道程序进行优化,得到了最优解.仿真结果表明,该方法在满足导弹能量管理的条件下实现了导弹的横向机动,可有效提高弹道导弹的突防能力,优化算法简单可行,收敛效果好.     

机体腹部开口对飞行器气动性能的影响

以远程能量传输飞行器为研究背景,基于FLUENT软件求解三维非定常欧拉方程,对飞行器外形的复杂绕流场进行了数值模拟,对飞行器机身及全机在腹部能量入射舱打开和关闭状态下的气动特性进行了计算和分析.结果表明:飞行器腹部能量入射舱开口对单独机身所带来的气动性能损失很大;对全机的升力影响很小,而对全机的阻力和升阻比影响较大.     

在地球扁率摄动下的卫星编队飞行控制

卫星编队飞行的难点之一是在干扰力环境下控制队形。采用了一种基于线性二次调节器(LQR)的最优控制方法，对低轨道地球卫星所受的地球扁率摄动(J2力)加以模拟，并在模拟的地球低轨道J2力环境中。对几种卫星编队进行了模拟控制，从控制精度和能量消耗的角度对控制方法进行了分析，提出了卫星编队飞行中相对距离控制和绝对距离控制需要注意的问题。     

FLOLS误差源建模与仿真研究

菲涅尔光学助降系统(FLOLS)是典型的舰载机光学着舰引导系统。分析了影响FLOLS着舰引导精度的指示误差源和光学误差源,包括稳定平台跟踪误差、光源位置与理想着舰点位置偏差、光源温度、飞行员视觉误差,研究了FLOLS相关系统的工作原理和着舰引导误差的产生机理,建立了各误差源的数学模型。通过对FLOLS着舰过程进行重复仿真,使用标准偏差统计方法,得到各着舰引导误差的统计特性,进而得出各误差源影响着舰精度程度比较。     

密集编队中飞机发动机的疲劳损伤差异

选取典型密集编队飞行任务,利用实测飞行数据,研究了在飞行动作几乎完全相同的条件下飞机发动机疲劳损伤的差异.经过二次雨流法统计循环次数和线性累积损伤理论折合到标准循环,得出了密集编队中长、僚机因位置不同而造成的发动机疲劳损伤的差异及其统计规律,发现疲劳损伤差异分布为威布尔分布,单机差异一般为2～4倍,最大可以达到9～10倍.进一步揭示了发动机疲劳载荷/损伤的分散性和单机疲劳寿命监控的必要性.      

Flight strategy optimization for high-altitude long-endurance solar-powered aircraft based on Gauss pseudo-spectral method

Solar-powered aircraft have attracted great attention owing to their potential for longendurance flight and wide application prospects.Due to the particularity of energy system, flight strategy optimization is a significant way to enhance the flight performance for solar-powered aircraft.In this study, a flight strategy optimization model for high-altitude long-endurance solar-powered aircraft was proposed.This model consists of three-dimensional kinematic model,aerodynamic model, energy collection model, energy store model and energy loss model.To solve the nonlinear optimal control problem with process constraints and terminal constraints, Gauss pseudo-spectral method was employed to discretize the state equations and constraint equations.Then a typical mission flying from given initial point to given final point within a time interval was considered.Results indicate that proper changes of the attitude angle contribute to increasing the energy gained by photovoltaic cells.Utilization of gravitational potential energy can partly take the role of battery pack.Integrating these two measures, the optimized flight strategy can improve the final state of charge compared with current constant-altitude constant-velocity strategy.The optimized strategy brings more profits on condition of lower sunlight intensity and shorter daytime.     

某型飞机横向操纵系统的飞行安全评估及改进措施

在对某型飞机横向操纵系统分析基础上，列举出危害飞行安全的典型故障；针对该典型故障，进行了飞行安全评估；计算发现，飞行安全风险概率达不到安全标准。因此，提出了改进措施，建立了增设故障检测装置后的飞行安全评估模型．最后讨论了故障检测装置的可靠性对系统的影响。     

Satellite formation reconfiguration and station-keeping using state-dependent Riccati equation technique

The current paper presents optimal reconfigurations and formation-keeping for formation flying satellites. The state-dependent Riccati equation (SDRE) technique is utilized as a non-linear controller for both the reconfiguration problem and formation-keeping problem. For the SDRE controller, a state-dependent coefficient (SDC) form is formulated to include non-linearities in the relative dynamics and J₂ orbital perturbation. The Taylor series and a transformation matrix are used to establish the SDC form. Optimal reconfiguration trajectories that minimize energy in satellite formation flying are obtained by the SDRE controller and compared with those obtained from a linear quadratic regulator (LQR) and a linear parameter varying (LPV) control method. It is illustrated that the SDRE non-linear controller of the current study obtains relocation accuracy of less than 0.1% of formation base-line length, while the LQR controller and LPV controller yield relatively large relocation errors. The formation-keeping controller developed using the SDRE technique in the current study also provides robustness under severe orbital perturbations.     

倾转翼无人机倾转装置设计及强度校核

以某型倾转翼无人机为研究对象，分析其过渡段过程中各个部件的运动方式，为使得无人机能够平稳飞行，成功完成过渡阶段，设计出一种以蜗轮蜗杆传动机构为主要部件的倾转装置，蜗轮蜗杆装置传动平稳且能够让倾转翼部分具有自锁效应，使其达到预定位置后不会因受到气动力的影响而发生相对运动，同时也保证了飞机前飞模式的稳定。针对倾转装置运动工况进行有限元仿真分析，并完成蜗轮蜗杆装置的强度分析及寿命预测。结果表明：设计出的装置能够满足现有的强度和寿命要求，其计算结果可为后续的优化提供一定的参考。     

双平台交叉定位去除虚假点方法研究

针对测向交叉定位方法在多辐射目标源的情况下存在的虚假定位,提出了一种去除虚假点的新方法——结合时差去除法。该方法通过计算双平台间测量数据的相近度来进行最优匹配,去除虚假定位。该方法无需先验信息,只需两个测量平台,降低了平台间数据传输和时间同步的复杂性。仿真结果表明,该方法运算速度快,对水平编队目标群定位精度高。     

激光微推进器用于微小卫星的姿轨控仿真

为研究激光微推进器用于微小卫星在轨空间飞行任务的可行性,利用已建立的激光推进微小卫星仿真平台,对微小卫星在轨姿态调整、轨道维持和轨道转移等飞行任务进行了仿真和分析。仿真结果表明,星载激光微推进器可满足在轨微小卫星的高控制精度姿态调整、近地观测轨道维持以及较长时间要求的轨道转移等空间任务对推进系统的要求。