新型凹入式螺旋结构增爆器的实验研究

本实验以脉冲爆震火箭发动机(简称PDREs)系统为实验平台,以液态航空煤油作为燃料,以压缩氧气作为氧化剂,以压缩氮气作为隔离气,分别对安装三种不同截面形式(半圆形、方形、三角形)的凹入式螺旋结构增爆器以及作为基准的Shchelkin螺旋结构增爆器进行了实验研究。实验结果表明,三种不同截面的凹入式增爆器均能有效强化爆燃向爆震转变(DDT)过程,在长径比为12.17的增爆器中均获得了充分发展的爆震波,实现了成功起爆。在流阻损失方面,半圆形凹入式螺旋结构表现出了最好的性能,其推力比Shchelkin螺旋的基准推力高出12个百分点。在多次实验过程中发现,凹入式螺旋结构比Shchelkin螺旋结构更不易烧蚀,工作可靠性更高。     

基于双臂螺旋天线的箭载天基遥测系统设计

为满足运载火箭轨道作业段遥测全帧码流中有效载荷姿态、冲击、速率等关键信息参数的挑路、帧重构及传输的需求，提出了一种基于双臂螺旋天线的箭载天基遥测系统设计。本文在通过COMSOL仿真软件对系统双臂螺旋天线在轴向工作模式下的散射参数(Scatter参数，S参数)和远场辐射方向图进行电磁波、频域及重力场耦合仿真分析的基础上，选择了385 MHz、4.77 GHz频段作为主、备份频段进行天基遥测数据的传输，最后在整箭模拟飞行测试中进行了天基遥测系统空间衰减等效实验。实验结果表明，地面天基检测站“捕获”、“载波”、“帧同步”、“符号同步”功能正确，精准完成了箭载天基遥测系统状态锁定，近地轨道处遥测数据传输速率稳定保持在1.2 Mbps,系统链路余量充裕，与现有系统相比同等条件下的箭地通信速率提升比至少达到了76%。     

面向在轨靠泊加注的管路力学分析与优化设计

面向在轨伸出式靠泊加注任务，针对对接过程中加注管路因同步外伸而产生附加力的问题，提出了一种偏置椭圆螺旋构型的加注管路。首先，推导了管路的轴向刚度和应力数学表达式，通过有限元仿真和实验校验了上述两个表达式的准确性。之后，将偏置椭圆螺旋管路与其他三种适用管路在同一设计空间下分别进行了基于最小轴向刚度的构型优化设计，得到了上述四种管路各自的最优构型与最小附加力，形成了该类在轨加注螺旋管路的完整设计方法。与仿真和实验结果对比,所推导的管路轴向刚度与应力数学表达式的相对误差均小于5%,可用于该类管路的设计分析。与无偏圆螺旋管路相比，所提出的偏置椭圆螺旋管路将靠泊加注对接过程中的管路附加力降低了约83.5%，更适用于在轨靠泊加注任务。     

运载火箭复杂管路随机性压力跳变机理及抑制

针对3种典型的管路随机性压力跳变现象，通过仿真分析，提出管路中的直角多通结构使管内流动具有非线性的流动多解特性，在特定扰动条件下，会产生多通内的大涡结构及沿分支管的螺旋流动，引起额外的流阻，并导致管路局部压力发生跳变，从机理上复现了复杂管路内的随机性压力跳变现象；在此基础上，提出了增加导流结构/隔板结构抑制多通内大涡流动的改进方案，并针对真实管路结构，开展了管路压力跳变现象的地面复现及抑制改进试验，试验结果表明:3种直角多通结构均存在流动多解特性，增加导流结构可有效消除管路中的随机性压力跳变现象。      

直升机中防锈螺栓的有限元建模与强度计算方法研究

目前,国内外关于带有储油孔和螺旋导油槽的螺栓的强度问题的研究较少,为了获得该类防锈螺栓在工作受载时的应力、应变情况并研究其承载能力,提出一种关于该类防锈螺栓强度的折减计算方法,通过有限元软件Patran/Marc对其进行有限元建模与强度分析。结果表明:采用渐进失效与最大应力准则的结果相对没用采用渐进失效的结果减小较大,采用折减计算方法得出的结果与不采用折减计算得出的结果误差较小,验证了该防锈螺栓折减计算方法的可靠性,简化了该防锈螺栓在工程应用中的强度分析问题。     

基于等距Ease-off曲面的轮齿啮合仿真分析

提出了一种基于Ease-off曲面等距变换的轮齿啮合仿真分析方法. 利用曲面曲挠参数，给出了2阶密切曲面的定义及其拓扑方法；在2阶微分精度范围内，密切曲面与原曲面贴近，可以代替散曲面做几何解析. 利用空间坐标变换，建立了弧齿锥齿轮加工的啮合方程和通用产成模型. 基于啮合等距对应原理，求解齿面对应点的离差；利用最小二乘法，拓扑散曲面，构建Ease-off差齿面的2阶密切曲面. 基于Ease-off密切曲面参数，利用齿面接触的等距线、渐近方向，解析出齿面接触位形、接触路径、传动误差等啮合性能参数. 分析结果表明:一次性构建Ease-off的2阶密切曲面，能够获得轮齿完备的啮合信息，曲面拓扑精度可到达0.1μm；与现行的啮合仿真方法相比易于齿面反求、数值计算，啮合信息的获得也更为便捷.      

馈源杯圆度误差对螺旋天线电性能的影响分析

馈源阵作为星载天线的核心部件，其馈源辐射杯圆度误差显著影响天线的馈电性能，因此，探究馈源单元电性能与圆度误差的关联性极为重要。以某卫星天线馈源阵三维单馈源为例，基于几何绕射理论，将圆度误差引入方向图函数，建立了电磁耦合模型；基于FEKO电磁软件，分析了圆度误差对馈源单体最大增益、波束宽度等主要馈电性能指标的影响规律。研究结果表明，频率越大，增益与波束宽度对圆度误差越敏感。当馈源杯直径存在尺寸误差时，圆度误差导致的电性能变化与尺寸误差之间为振荡关系。文章研究工作可为探求天线制造误差与电性能的关联性提供一定的借鉴与指引。     

齿轮风阻损失仿真及其实际应用

对多种齿形大小相似但种类不同的齿轮进行了仿真研究，对轮齿周围的空气流场以及齿面压力场进行了分析，并对某型航空发动机中央传动锥齿轮的风阻损失进行了评估.结果表明，齿轮的风阻损失由压力损失和黏性力损失构成，其中黏性力损失占比为4%～17%.由于壁面作用，斜齿轮轮齿旋向不同也引入了约60%的风阻损失差异.航空发动机中央传动锥齿轮的风阻损失则在总损失中占比约为49%.