Investigation into the transient flow characteristics of noble gas propellants using the pulsed inductive discharge in electric propulsion

The Pulsed Inductive Thruster (PIT) has the advantages of repeatable startup, no corruption and in-situ propellant feed. To study the flow expansion and circuit characteristics of PITs, the circuit-fluid model is developed, and the high temperature thermodynamic and transport models are combined with the circuit-fluid model to predict the critical plasma parameters. The flow fields of initial mass of 2–8 mg and charge voltages of 10–14 kV are simulated. Comparison of the flow fields of argon and helium propellants suggests that, the flow field structures are similar. Slight differences exist on the magnitude of the density and magnetic field, caused by larger velocity in lighter atom case and difference on the ionization gap between adjacent ionization levels. Analysis of the circuit characteristics by the two-dimensional results indicates that the ratio of coil inductance to circuit inductance affects both the rise rate and phase of the plasma current, the larger the ratio, the greater the rise rate and the better the following characteristic. The calculations show that the magnetic energy obtained within the decoupling distance determines the overall performance the thruster can be obtained; self-induced field maintained by the thermal motion after the main pulse leads to the long attenuation process and difference on the total impulse when the angle of conical pylon is varied under constant coil dimension.     

Erosion degradation characteristics of a linear electro-hydrostatic actuator under a high-frequency turbulent flow field

The paper proposes a performance degradation analysis model based on dynamic erosion wear for a novel Linear Electro-Hydrostatic Actuator (LEHA). Rather than the traditional statistical methods based on degradation data, the method proposed in this paper firstly analyzes the dominant progressive failure mode of the LEHA based on the working principle and working conditions of the LEHA. The Computational Fluid Dynamics (CFD) method, combining the turbulent theory and the micro erosion principle, is used to establish an erosion model of the rectification mechanism. The erosion rates for different port openings, under a time-varying flow field, are obtained. The piecewise linearization method is applied to update the concentration of contaminated particles within the LEHA, in order to gain insight into the erosion degradation process at various stages of degradation. The main contribution of the proposed model is the application of the dynamic concentration of contamination particles in erosion analysis of Electro-Hydraulic Servo Valves (EHSVs), throttle valves, spool valves, and needle valves. The effects of system parameters and working conditions on component wear are analyzed by simulations. The results of the proposed model match the expected degradation process.     

小卫星瞬态外热流下动态传热特性分析

为揭示小卫星瞬态外热流下的动态传热特性规律,以小卫星双层集总参数模型为研究对象,推导得到动态热平衡方程。类比阻尼振荡系统,采用时频变换和传递函数分析的新思路,对温度与热流波动量间的幅值特性和相位特性变化规律进行理论研究,并利用数值方法进行验证。结果表明:推导获得了小卫星传热系统自然频率和阻尼比的热参数准则式,并证明了小卫星传热系统在热激励下振荡特性为过阻尼。阻尼比和频率比的增大及热流静位移的减小均可降低温度的波动幅度,不同频率比范围下阻尼比对热流的波动量与温度波动量间的相位差的影响呈相反规律,数值结果与解析分析结果一致。可为低热惯性小卫星的热控优化设计提供理论参考。     

质量特性对航天器火工冲击传递影响仿真分析

航天器火工冲击环境复杂，冲击载荷的瞬态、高度非线性等特点，使得冲击响应的准确预示具有一定难度。卫星舱板上分布大量单机设备，其质量特性成为影响火工冲击传递的关键因素。根据火工冲击传递机理，建立了卫星舱板与单机设备的冲击有限元简化模型，计算了舱板上的火工冲击响应。通过与试验数据的对比，误差控制在±35dB内，验证了有限元建模的合理性。以此为基础，研究了火工冲击传递特性，为火工冲击响应预示及卫星舱板布局设计提供了参考。     

火箭/冲压组合发动机工作特性分析

为分析火箭/冲压组合发动机在不同工作模态下的工作特性,对其在没有二次补燃情况下的内流场进行了数值模拟和分析,结果表明:(1)在火箭引射模态,火箭发动机应尽可能工作在其设计状态;(2)为有利于掺混燃烧,在较低的高度、较高的速度下由引射模态转换到亚燃冲压模态可能比较好;(3)在亚燃冲压模态,火箭发动机以某种低工况工作对冲压发动机的点火和火焰稳定是极为有利的;(4)在纯火箭模态,进气道关闭与否对组合发动机的整体性能几乎没有影响;为了获得较高的性能,二次喷管应采用扩张通道。     

直升机多路分流排气引射红外抑制系统气动特性计算

针对直升机用单级引射、三路分流排气红外抑制系统进行了内部流场的三维数值模拟,在给定的模拟条件下,得到如下结论:①该红外抑制系统引射能力较强,三个支路引射混合管的引射流量比存在较大差异,总压恢复系数相差甚微;②分流喷管各支路通道喷口主流出口速度和压力基本一致,对各支路引射混合管引射能力影响最大的因素是次流流道的通畅程度;③三个支路引射混合管内主流核心速度和混合管出口温度衰减程度与其引射次流流量大小相关.      

机身刚度对T尾颤振(发散)速度影响的分析研究

建立了T尾带后机身动力学模型,根据后机身截面刚度的不断变化,分别分析了它们的固有频率特性及颤振速度。本文为了简化计算规模,只进行一般地定性研究,并只考虑了平尾迎角为零的情况。用P-K法计算了临界颤振速度及发散速度,并分析了不同的颤振特性。最后,用线性最小二乘法得出后机身的不同支持刚度对T尾的临界颤振(发散)速度影响的趋势曲面。本次计算结果为以后的T尾颤振分析打下了基础,为后机身的刚度分配提供了宝贵的数据支持。     

滚转偏转头导弹动态特性分析

基于复角模型,研究了弹头偏转对于偏转头导弹飞行稳定性和操纵性的影响。依据偏转头导弹的多体特点,建立了包含弹头和弹体动力学特征的滚转偏转头导弹多体动力学模型,通过模型简化,得出了其复角模型。以弹头偏角作为输入,攻角和侧滑角作为输出,得出了滚转偏转头导弹的传递函数。分析传递函数发现,弹头偏转主要影响了导弹传递函数的零点,文中给出了满足系统最小相位的条件公式;当弹体绕纵轴逆时针旋转时（由弹尾向前看）,导弹模型总为最小相位系统;定性分析了气动参数对于导弹运动稳定性的影响,得出弹头偏转运动对于飞行稳定性没有直接影响的结论;动力学仿真表明,弹头与弹体相互作用,导致两者产生相反的角运动。本研究表明,通过合理的选择气动和结构参数,并使导弹飞行过程中绕纵轴逆时针旋转,可以保证偏转头滚转导弹飞行过程中的运动稳定性,并有利于自动驾驶仪的设计。     

基于全息技术的近程目标毫米波散射特性研究

针对近程条件下由于目标各散射点回波的干涉而产生“角闪烁”效应的问题,首次提出采用全息技术研究近程目标的毫米波散射特性。该方法利用相位干涉效应,补偿电磁波的波前球面弯曲,并通过对回波信号的数学建模,反演目标的散射场分布函数。给出了四类不同特征的目标进行近程RCS预测,预测结果与目标特性相一致,表明该方法切实有效。
     

起落架落震试验修正案的影响分析及验证思路研究

起落架是飞机的重要组成部件,起落架缓冲器的设计好坏必须经过落震试验的验证。2001年5月9日FAA颁布的N0．25-103修正案对起落架落震试验要求进行了修订。本文对该修正案提出的原因进行说明,并以修正案的内容为基础,与CCAR-25-R3版进行详细地对比和影响分析;通过对起落架动态特性的解析,提出起落架落震试验修正案的验证思路。结果表明：落震试验方法没有本质变化,但是对于试验目的提出了更为严格的要求。研究结果可为起落架落震试验的验证提供一定的技术参考。