基于IEEE-1394b的惯导数据传输系统设计

针对惯导系统中应用较为成熟的RS232、RS422、RS485、CAN 等数据传输 方法传输带宽低、可靠性低、距离近并且引入电磁干扰等问题,将基于IEEE-1394b 的光 通信引入惯导系统。利用惯导系统中FPGA 资源配合物理层芯片和光电转化模块,搭建 基于IEEE-1394b 的数据传输系统。详细介绍了各个模块的工作流程,为满足数据传输特 殊需求对链路层请求方式和数据包进行惯导专用化改进。借助QuartusⅡ 集成开发环境 提供的SignalTapⅡ逻辑分析仪进行验证。结果表明,数据传输系统可以使用立即请求发 送广播形式的异步数据包,也可以进行点对点异步数据传输,实现了预期目标。该方法 不仅屏蔽了惯性导航系统的外界电磁干扰,还实现了惯导系统的大带宽、高可靠传输, 具有很高的工程应用价值。     

精密导电滑环的关键技术及发展趋势

精密导电滑环是一种广泛应用于惯导平台、控制力矩陀螺、工业控制、视频监控、转台等的关键部件,实现功率、信号电流在两个相对旋转部件间传递.本文介绍了精密导电滑环的分类、结构及技术特点,详细论述了导电滑环的各项主要技术指标及其影响因素,重点分析了导电滑环的摩擦副接触材料、电刷成型、灌封胶工艺、导电杆加工、指标测试等关键技术及解决途径,展望了精密导电滑环的应用前景和发展趋势.     

基于传输稳定性与可靠性的星载滑环工艺优化方法

星载滑环是航天系统的信号传输部件,随着目前航天任务对转动机构的需求越来越广泛,星载导电滑环对航天信号传输系统实现起到关键作用.因此,导电滑环的可靠性与传输稳定性决定了整个航天系统的成败.由于滑环的工作环境与测试的复杂性,导致对滑环的研究尤为困难.针对滑环的重要性能指标(即可靠性与稳定性),提出了基于滑环传输稳定性和可靠性的滑环工艺优化方法.首先,根据滑环的失效机理和运行环境特点,将磨屑量作为性能退化特征量,应用传热学、摩擦学、运动学构建滑环磨损失效模型,进而达到预测不同工况下的滑环磨损程度.同时,为了保证滑环的传输稳定性,将滑环传输稳定性的需求与磨损失效模型结合,构建基于滑环传输稳定性和可靠性的工艺优化方法,同时将提出的方法应用于实际滑环工艺优化设计,达到提升滑环性能的目的.采用所提出的方法对滑环接触载荷进行了优化,验证了方法的有效性.     

空间用精密导电滑环的研制

精密导电滑环是空间航天器姿态控制系统执行机构的核心部件,具有高传输精度、高可靠以及长寿命等特点.根据某航天器控制力矩陀螺用导电滑环的技术要求及环境条件,重点论述了该滑环主要关键技术,包括材料选择、可靠性与空间环境适应性设计,提出了单环双槽双刷并联四点式接触的结构,并进行了滑环加速寿命跑和试验,试验结果表明:在进行了2× 106转后滑环的各项性能指标均能满足滑环主要技术指标要求.     

一种外环水平结构双轴光纤惯导系统旋转方案设计方法

目前国内外长航时高精度自主惯导系统多采用双轴旋转调制自动补偿技术,而旋转方案设计对系统导航精度影响至关重要.双轴惯导系统按结构可分为外环水平结构和外环航向结构两类.分析了外环水平结构双轴惯导系统在旋转方案设计中的局限性,考虑到光纤陀螺输出特性,指出外环水平结构双轴光纤惯导系统不宜采用传统旋转方案,并提出了一种该类双轴光纤惯导系统的旋转方案设计方法,最后对所设计旋转方案与十六位置旋转方案进行试验对比,试验表明此设计方案导航精度提升了71％.     

光纤陀螺惯导稳定平台与旋转调制方法

光纤陀螺仪在随机误差方面表现出极佳的性能优势,但受限于其标度因数不理想的现实。针对航海用长航时、高精度光纤陀螺惯导系统的使用需求,设计了基于光纤陀螺数字信号实现载体三维角运动隔离的同时完成惯性测量装置的旋转调制功能,可有效减小光纤陀螺标度因数误差与载体运动角速度的耦合误差,同时充分发挥光纤陀螺随机游走小的精度优势。理论仿真验证了光纤惯导稳定平台加旋转调制方法的优越性和可行性,为光纤陀螺惯导系统在高精度导航领域中的应用提供了技术基础。     

空间大功率长寿命滚环电传输装置技术研究

滚环是一种新型的汇流环产品,主要用于旋转部件间的电能传输。在国内外资料调研的基础上,对空间大功率长寿命滚环电传输装置进行了理论分析、样机生产及试验验证。结果表明此种结构下的功率滚环的电性能及工作寿命较传统导电滑环均有明显提升,单环的传输能力提高了近5倍,而回路电阻仅为导电滑环的15%,并且实际电性能在低轨15年的工作寿命期间(折合工作转数约10万转)也无明显增大的趋势。因此功率滚环可作为后续空间或其他特殊场合电传输装置的研究方向。     

单轴旋转惯导系统误差特性分析

旋转调制技术能够抑制陀螺和加速度计的误差,提高惯性导航系统的导航精度。从捷联惯导系统的误差方程出发,推到出了单轴旋转惯导系统的误差传播方程,在此基础上分析了旋转调制的基本原理。分别对陀螺和加速度计常值偏差、标度因数误差、安装误差和转台安装误差等在旋转调制下的影响进行了研究,仿真分析了旋转调制提高系统导航精度的作用,最后在实验室条件下做静止导航实验进行了验证。研究的结果能为单轴旋转惯导系统的研究和开发提供一定的理论参考。     

SINS/GNSS组合导航测试系统用惯导模拟源技术研究

针对光纤陀螺SINS(捷联惯性导航系统)与GNSS(全球卫星导航系统)组合导航产品高动态性能测试难的问题,本文研究了一种组合导航测试系统,并对捷联惯导模拟源进行了重点研究.首先以捷联惯导解算算法为基础逆推出了捷联惯导模拟源算法,然后对捷联惯导模拟源进行了功能实现,可以与导航卫星信号模拟源同步向组合导航计算机发送数据用于组合导航解算.最后对捷联惯导模拟源的功能与性能进行了验证.结果表明,捷联惯导模拟源功能正常,模拟数据的精度达到设计要求.利用此惯导模拟源与导航卫星信号模拟源配套使用,将可满足后续SINS/GNSS组合导航系统的相关性能测试或验证要求.     

双轴旋转调制光纤惯导系统运动隔离控制实现

框架旋转控制的稳定性、快速性、准确性是捷联式双轴旋转调制惯导系统发挥精度潜力的重要保障条件.针对这一需求,搭建了双轴旋转控制系统,选用了直流力矩电机结合旋转变压器的硬件结构,设计了基于DSP的高速控制线路板作为控制器,完成了信号流程的构建,并设计相应PI控制算法,实现了光纤陀螺惯导系统隔离载体运动的旋转控制功能.实验结果表明,IMU姿态隔离效率达99％以上,框架旋转控制性能良好,能够满足系统隔离载体运动的需求.     

基于飞机油箱模型形状特征油量测量切片步长选择方法研究

 在分析飞机数字式油量测量过程中目前广泛使用的切片法油量测量原理的基础上,针对现有的定步长切片法无法得到准确、可靠的燃油质量特性数据库的缺陷,结合对飞机油箱模型形状特征的分析,提出了基于飞机油箱模型形状特征的油量测量切片步长选择方法。此方法包括切片步长整体和局部选择两个过程,整体选择以实现相邻两切片平面所夹油箱模型体积近似相等为目的来确定切片步长,以体现油箱模型截面整体变化规律;局部选择以设计切片平面与截面突变平面重合或尽可能接近的方式,突出油箱截面的局部变化特征。实验结果表明：该切片步长选择方法较定步长方法能够建立更为合理、可靠的燃油质量特性数据库,从而提高了油量测量精度。     

二维翼段颤振的μ控制

 采用超声电机作为作动器来实现含控制面的翼段颤振鲁棒抑制。针对作者设计的二维翼段颤振主动抑制系统，通过理论与实验相结合的方法，建立了考虑沉浮方向阻尼和作动器模型参数不确定性的控制系统模型，设计了μ控制器，并对控制器做了降阶处理。数值仿真和风洞试验表明，μ控制器可有效地抑制颤振的发生，将颤振临界速度提高23.4%。相对于H_∞控制器，μ控制器的控制效果和鲁棒性更好。     

Abnormal Shape Mould Winding

为解决网格化芯模的缠绕问题,本文提出了复合材料面片缠绕机理;接着详细分析了面片缠绕过程中的芯模凹曲面上纤维滑线和架空现象,应用微分几何曲面理论和空间几何理论,提出判据及其解决方案;最后,针对飞机发动机进气道的缠绕成型,编制缠绕控制程序并进行相应的实验,验证了面片缠绕方法的可行性。     

基于H∞性能指标的质量矩拦截弹鲁棒控制

 以所建立的质量矩拦截弹数学模型为基础，利用微分几何的反馈线性化理论，得到一个解耦线性系统，考虑到拦截弹的鲁棒性要求和3个滑块的协调控制问题，提出采用双回路的设计方法，内回路采用线性二次调节器（LQR），外回路采用考虑混合灵敏度问题的H_∞控制设计。仿真结果证明了该方法动态性能满足设计要求，同时对系统参数的不确定性具有较强的鲁棒性。     

航天器返回地球的气动特性综述

航天器返回地球的飞行过程中,气动特性是实现将宇宙飞行速度减到落地前速度、保证再入飞行得到有效控制以及再入防热安全可靠的关键因素。针对简单旋成体气动外形、半弹道式再入控制、烧蚀防热类返回航天器,综述了返回地球过程中变化的空气流域特性、航天器周围的气体绕流环境、空气与航天器作用产生的动力学与热效应等。系统地给出了该类航天器的再入气动特性参数与飞行性能的共性规律,包括:气动阻力与再入减速、气动升力与再入轨迹控制、配平攻角与飞行稳定性、气动加热与防热,以及再入过程中不同气动特性航天器、气象条件变化等对再入飞行性能的影响规律。为航天器开展返回飞行过程的跨流域气动性能工程研制提供设计参考。     

基于马赫数分布可控曲面外/内锥形基准流场的前体/进气道一体化设计

提出了一种高超声速飞行器乘波前体的外锥形基准流场设计方法,在锥面马赫数分布规律给定的条件下,通过有旋特征线法实现反设计,提高了基准流场设计的灵活性。该基准流场通过锥形"下凹"弯曲激波和波后等熵压缩波系压缩气流,可以在较短的长度内完成高效压缩。基于反正切马赫数分布外锥形基准流场设计的乘波前体具有较高的容积率,乘波特性良好且出口均匀,设计点时有黏升阻比为1.89。另外,基于该乘波前体和马赫数分布可控的内收缩进气道给出了一种双乘波的前体与进气道一体化设计方案,实现了内外流分别独立乘波,充分发挥了乘波前体和内收缩进气道的各自优势。     

Enhancing the efectiveness of film cooling

Advanced gas turbine stages are designed to operate at increasingly higher inlet temperatures to increase thermal efficiency and specific power output.To maintain durability and reasonable life,film cooling is needed in addition to internal cooling,especially for the first stage.Film cooling lowers material temperature by forced convection inside film-cooling holes and by forming a layer of coolant about component surfaces to insulate them from the hot gases.Unfortunately,each cooling jet forms a pair of counter-rotating vortices that entrains hot gas and causes the film-cooling jet to lift off from the surface that it is intended to protect.This paper gives an overview of efforts to enhance the effectiveness of film-cooling.This paper also describes two new design concepts.One design concept seeks to minimize the entrainment of hot gases underneath of film-cooling jets by using flow-aligned blockers.The other design concept shifts the interaction between the approaching hot gas and the cooling jet to occur further above the surface by using an upstream ramp.For both design concepts,computational fluid dynamics results are presented to examine their usefulness in enhancing film-cooling effectiveness.      

Potentials of manufacture and repair of nickel base turbine components used in aero engines and power plants by laser metal deposition and laser drilling

IntroductionExpensive turbine parts like HPT(HighPressure Turine)blades or vanes are replaced bynew parts in case of damage.For example theburn through of the inner side of a blade or vane(Figure 1)is a frequently appearing damage,which cannot be repaired…     

Guide for Authors

<正>About Journal Chinese Journal of Aeronautics(CJA)is a comprehensive academic journal dealing with the fields of aeronautics and astronautics.It reports researches concerning the two fields in China and abroad to promote the academic exchange.Founded in 1988 and sponsored by the Chinese Society of Aeronautics and Astronautics and Beihang University,CJA publishes papers bimonthly,with issues released in February,April,June,August,October and December.     

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