催化效应对气动热环境影响的流动-传热耦合数值分析

鉴于高超声速飞行中高温气体效应带来的壁面催化反应可显著增加气动热载荷,在气动热环境与结构热响应的分析与预报中需充分考虑催化反应带来的影响。将简化原子复合催化模型和有限速率催化反应模型嵌入超高速流动-传热耦合分析模型中,建立超高速流动/催化反应/传热多场耦合分析模型。其中,通过高频等离子风洞的催化特性测试获得ZrB₂-SiC超高温陶瓷材料表面催化系数与温度的函数关系,对比分析耦合计算和非耦合计算、简化原子复合催化模型和有限速率催化反应模型对气动热环境的影响和适应性,结果表明材料表面催化特性对壁面总热流有重大影响。对于具有较高热导率材料的热响应,耦合传热分析能够有效避免非耦合计算带来的过度高估的结果,而有限速率催化反应模型可有效提高计算精度。在此基础之上,通过耦合传热分析,揭示了催化反应与壁面传热的内在关系,证明了在传热分析中考虑表面催化效应可提升结构热响应精度和防热系统精细化设计的能力。     

返回舱/空间探测器热防护结构发展现状与趋势

针对中国天地往返和深空探测领域对热防护结构的需求,综述了国内外返回舱和空间探测器热防护材料/结构的发展现状,着重介绍了包括蜂窝增强热防护材料、纤维增强热防护材料、组合式热防护结构以及展开式热防护结构等在内的代表性热防护材料/结构的设计理念和性能特征。在系统总结热防护结构发展趋势的基础上,分析了返回舱和空间探测器热防护结构发展中存在的关键问题,可以看出：纤维增强热防护材料在热防护结构重量方面表现出了突出优势,材料拼接设计成为结构发展的重要阻碍;组合式热防护结构设计在现有材料发展水平的基础上,将成为提高热防护结构效率的有力途径;展开式热防护结构有望使航天器有效载荷重量显著提升,但受限于柔性热防护材料性能和结构工艺,仍有待发展。更加频繁的天地往返运输和深空探测项目的开展必将对热防护结构发展产生巨大的推动作用。     

“嫦娥三号”巡视器热试验月面姿态模拟装置研制

月面巡视器在月表移动的过程中,月面起伏和月球(1/6)g重力会对巡视器的热控系统产生不利影响,因此需要在地面试验时对巡视器的热控系统的功能进行验证。文章通过对运动机构在真空低温环境下的适应性研究,研制了一套可以满足"嫦娥三号"巡视器真空热试验中使用的月表姿态模拟装置,该模拟装置通过2套螺旋升降机构实现了巡视器的俯仰和滚动模拟,并经过初样、正样热试验的2次大型试验的使用验证,圆满完成了试验任务,也为以后热试验中运动工装的设计奠定了基础。     

应用轨迹优化策略的直升机任务科目基元仿真

任务科目基元的飞行试验是ADS-33E-PRF对直升机飞行品质的判定标准。针对直升机设计过程中飞行品质难以事先评定的特点,提出了一种基于轨迹优化策略的直升机任务科目基元数值仿真方法。该方法将飞行品质规范对直升机位置、姿态和速度的限制处理为状态量的边界约束,以完成任务科目基元的时间为目标函数,结合直升机自身的性能和安全性约束,建立了针对任务科目基元的直升机轨迹优化模型。求解该模型得到直升机完成相应任务科目基元所用的时间,便可定性判断直升机飞行品质是否满足ADS-33E-PRF对这一任务科目基元的要求,从而在设计之初对优化直升机总体设计参数提供参考。对某型直升机悬停转弯机动科目进行仿真计算,验证了该方法的正确性和有效性。     

中药在改善模拟失重兔主要脏器形态学变化中的作用

通过实验探讨中药作为一种新的防护措施的可能性。实验动物为53只白兔, 用头低位悬吊方法模拟失重, 时间7天。实验前将兔分为四组:对照组, 悬吊组, 川芎组, 丹黄组, 实验中分别喂水或喂中药。实验后取脑、心、肺、肾、腹主动脉、比目鱼肌等6个脏器制片, 进行组织学观察。结果是两种中药均有改善模拟失重兔主要脏器血循环和组织结构的作用, 丹黄合剂的作用优于川芎。这说明中药作为一种新的防护措施是有希望的。      

24小时头低位卧床对人体生理功能的影响

为了探讨航天飞行初期人体生理功能的变化及“空间适应性综合症”的机理,实验观察了12名受试者在头低位6°卧床期间心率、呼吸、体温和脑电的变化。实验中所有指标均同时记录在卧床实验室配套的生理测试处理系统上,并用此系统对各生理指标的变化进行计算机分析。分析结果表明头低位卧床中人体内的一些重要生理功能如心率、呼吸、脑电的昼夜节律仍存在,但出现一定的紊乱,表现在:①心率昼夜变化双峰波消失或模糊,时相推迟。②体温昼夜节律变化不明显;额部皮肤温度无明显的昼夜节律变化,腿部皮肤温度在卧床初期明显增加,之后波动较大。③卧床中脑电α波段功率谱值下降,而δ、θ波功率谱值上升。卧床中R-R 间期频谱分析和脑电功率谱分析的结果表明卧床中心脑的调节和皮层的兴奋性也发生一定变化。     

飞行颤振试验数据处理方法及软件研制

介绍了用脉冲激振进行飞行颤振试验时的数据处理方法及软件研制。讨论了数据预处理方法和时域、频域参数识别方法。证明了时域和频域方法理论上是等价的,但实际应用中,因频域方法可选频段拟合,识别结果比时域方法好。仿真计算和实际应用结果表明该方法和软件是有效的。     

模拟失重时家兔耳廓微循环的变化

为了解失重时体液头向分布这一因素对微循环的影响,比较了两组兔(平卧组和头低位20°悬吊组)在实验7天中耳廓微循环和血液流变学指标的变化。结果证明体液头向分布可引起一定的微循环障碍,表现为毛细血管和细静脉管径变粗、流速减慢、血液在静脉中潴留、红细胞聚集、耳廓出血及立位时微血管调节功能发生改变,血液流变学指标也出现相应变化。本文分析了其中一些变化的起因,提出一些新的看法。      

MTPS金属蜂窝夹芯结构尺寸效应的数值分析

金属蜂窝夹心结构是可重复使用金属热防护系统的主要子结构,优化其结构参数,是提高设计质量的重要环节。根据修正Gibson公式与最小势能、余能原理推导出蜂窝夹芯层的9个等效弹性参数。考虑金属蜂窝夹心结构总质量与沿厚度方向的挠度值多指标要求,采用有限元正交数值迭代模拟方法,对结构的尺寸效应进行分析,并优选出良好的结构参数。分析结果表明：影响最大的结构参数依次为金属蜂窝的高度、蜂窝的壁厚、面板厚度及蜂窝内切圆直径。     

高功率密度斜向支柱锥齿轮辐板结构设计优化（英文）

为满足直升机传动系统对复杂工况下齿轮轻量化设计的迫切需求,提出了一种高功率密度斜向支柱锥齿轮辐板结构的设计优化方法。基于考虑应力约束的变密度法,对锥齿轮辐板进行了拓扑优化与重构,得到一种新颖的突破传统构型的高功率密度斜向支柱锥齿轮辐板结构。在传统粒子群优化（Particle swarm optimization,PSO）算法的基础上,引入马尔可夫链和进化因子,自适应地选择跳变策略和延迟信息,进而发展了智能先进的时滞跳变粒子群优化（Switching delayed PSO,SDPSO）算法,并将其应用于斜向支柱锥齿轮辐板结构的尺寸优化。优化后,锥齿轮辐板质量共减小了19.24%,所有工况的最大von Mises应力共减小了7.27%,各工况应力分布更加均匀,证明了所设计的锥齿轮辐板的结构优势和所提出的设计优化方法的先进性。