高马赫数临近空间无人机主要总体参数设计方法

针对高马赫数临近空间无人机(HSUAV)概念设计的需求,研究一种飞行器主要总体参数设计的改进方法,目的是提高主要总体参数设计的可信度。在现有的约束分析和任务分析方法基础上,通过融入适用性更广、预测精度更高的气动模型和推进系统模型,建立了一种迭代的设计计算流程。应用参数化建模方法建立了气动数值分析模型,应用发动机热力循环分析建立了推进系统模型。应用本文方法完成了高马赫数临近空间无人机主要总体参数设计计算,结果表明:经过若干次迭代设计计算,主要总体参数值收敛;由传统方法确定的主要总体参数与本文方法的结果有明显差别。由于本文方法中使用了可信度更高的气动和推进系统模型,根据本文方法确定的主要总体参数具有更高的可信度。     

高涵道比涡扇发动机结构与力学性能定量评估

针对高涵道比涡扇发动机结构设计需求,提出转子系统、承力系统和整机的结构效率评估参数,建立了结构设计参数与力学特征参数之间的联系。典型发动机评估结果表明:受大尺寸风扇限制,高涵道比涡扇发动机低压转子系统的平均应力系数在0.2~0.3之间,低于其他类型的航空燃气涡轮发动机。在工作转速范围内,低压转子不可避免地存在弯曲型临界转速,须将转子连接结构设计在低应变能区域。机动飞行中,整机的转静间隙值变化范围为［-1.4,1.0］mm,低压涡轮是间隙控制的重点位置。      

航天器用镁合金高耐蚀化学镀镍层制备工艺研究

针对镁合金材料耐蚀性差,同时结合航天器电子结构产品对高导电的技术要求,采用碱性镀镍和酸性镀镍相结合的工艺方法,在AZ40M镁合金表面制备具有高耐蚀特性的Ni-P合金镀层。分别采用扫描电镜（Scanning electronic microscope,SEM）、能量色散谱（Energy dispersive spectroscopy,EDS）、X-射线衍射（X-ray diffraction,XRD）对镀层的微观形貌及相组成进行表征分析;采用动电位极化曲线及中性盐雾实验对镀层防腐蚀性能进行评价。实验结果表明：采用该工艺制备的Ni-P合金镀层为明显的非晶态结构,含磷量约为8%,属中磷镀层;当酸性镀镍时间达到60 min以上时,镀层自腐蚀电位在-0.55 V以上,中性盐雾实验48 h表面腐蚀,说明该镀层致密性好,具有优异的耐蚀性能,保证航天器镁合金电子结构产品在地面贮存、实验及空间应用的可靠性。     

航天器高温热密封设计方法及性能评价

针对先进航天器高温热密封设计领域缺乏系统的设计方法及性能评价准则的现状,基于飞行器热密封设计基本原理,通过理论分析及设计流程优化,设计并开展了高温热失重试验、高温压缩/回弹试验、高温摩擦/磨损试验、冲击和反复加载试验以及高温缝隙泄漏试验,获得了典型密封结构与密封材料的基本性能参数,并提出系统的高温热密封性能评价方法。在此基础上,利用电弧射流平台,对典型连接位置以及某折叠翼热密封设计方案的有效性进行了验证与性能评价,相关成果可为航天器高温热密封设计及性能评价提供理论基础与试验数据 支撑 。     

超声速钝体空气和钾元素混合物喷流流场的数值研究

利用数值求解化学非平衡Navier-Stokes方程的方法,对有自由来流情况下喷流介质为空气和钾元素混合物的超声速钝体喷流流场进行数值模拟,分析喷流总温对模型周围电子密度分布的影响和喷流对模型气动力分布的影响,探讨利用喷流达到飞行器等离子体隐身方法的可行性。研究结果表明:在喷流总温T0j=2000K-3000K和喷流介质钾元素的质量分数为0.02和0.05的情况下,在模型周围可形成峰值电子数密度Ne=1011~5×1014/cm3的等离子体层,而且模型的阻力可降低35%。     

环形及其组合体喷流的减阻防热机理

为了分析环形组合体喷流对飞行器表面减阻降热的影响,以半球头体环形逆向喷流为研究对象,在控制喷流质量流不变以及非设计工况的情况下,研究了环形喷流以及不同组合形式环形喷流的喷口尺寸对高超声速逆向喷流流场模态变化以及飞行器表面热流的影响。研究发现随着环形喷流喷口尺寸的增大,长短模态转换的临界喷压比值会随之减小;在组合喷流中,环形喷口尺寸越大,中心喷口尺寸越小,长短模态转换的临界喷压比越大。环形喷流和组合形式的环形喷流相对于传统的中心喷流有更好的降热效果,且其喷口尺寸对最大热流峰值位置也有一定的影响。     

一种适用于高轨空间的GNSS矢量跟踪方案设计

高轨空间中全球卫星导航系统（GNSS）信号可用性严重变差，对GNSS接收机的跟踪性能提出更高要求。利用GNSS信号传播链路模型分析了高轨空间GNSS信号特点，对比了标量跟踪和矢量跟踪这2类典型跟踪环路在高轨空间的适用性，进而设计了一种适用于高轨空间的GNSS矢量跟踪方案。该方案通过估计载噪比确定量测噪声方差阵，以对各通道量测信息进行加权处理来获得高精度的导航参数；并根据高轨航天器的动态性能确定过程噪声方差阵，利用轨道动力学模型对导航参数进行一步预测，从而实现了对各通道信号跟踪参数的准确预测及联合跟踪。仿真验证表明:所设计的跟踪方案可实现高轨空间中强信号对弱信号的辅助跟踪，从而提高了高轨空间中弱信号的跟踪性能及可用性，并对中断信号具有一定的桥接能力。      

鸭式飞机矢量喷流对大迎角气动特性的影响

针对单发鸭式布局飞机，通过低速风洞试验，研究了矢量喷流对飞机大迎角气动力的影响特性。研究结果表明：发动机喷口直径变大使得飞机大迎角升力和阻力系数增加，并产生低头力矩系数。喷流使得飞机大迎角升力和阻力系数明显增加，并产生低头力矩系数；大喷口状态喷流影响比小喷口状态高50%左右。发动机喷管上/下偏转时，矢量喷流对飞机上下表面气流诱导不对称，喷管上偏减小升力和阻力系数、产生抬头力矩系数，喷管下偏增加升力和阻力系数、产生低头力矩系数，且喷管下偏影响明显比上偏大。在此基础上，基于数值模拟结果对喷流与飞机主流的相互作用机理进行了分析。     

基于Mn3+浓度和形貌控制的高性能LiNi0.5Mn1.5O4正极材料

为了改善高电压镍锰酸锂(LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4)材料的电化学性能,提出利用退火热处理过程调控Mn~(3+)含量和材料形貌来制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料。LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的电性能是材料结构、形貌等多因素影响的结果。退火热处理有助于Mn~(3+)氧化成Mn~(4+),实现Mn~(3+)含量调控。退火后材料的空间结构由Fd3m向P4_332转变,且具有微米级多面体形貌,有效提高了循环稳定性和放电平台。研究表明:700℃退火保温15 h合成的材料在20 C下具有118 mAh·g~(-1)放电比容量,循环100次容量保持率提高到92.8%。因此,通过优化Mn~(3+)含量、控制材料形貌可以实现高性能LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料制备。