卫星三维电缆网设计与制造一体化集成研究与应用

针对卫星三维电缆网数字化设计、制造协同"信息孤岛"问题，提出了卫星三维电缆网设计与制造一体化流程和方法。通过基于模型的定义（Model based definition，MBD）三维电缆网协同设计方法，可以快速生成标准化、精细化的三维电缆网。基于MBD三维电缆网设计与工艺联动，开发了电缆网设计、加工、检测和装配联动软件模块，形成了一套电缆模型工艺信息快速提取方法。通过具体型号应用，验证了该方法在电缆网设计、加工、检测和总装的有效性和精确性。     

双向间接耦合有限元法预估电力电缆载流量

建立了多导体电力电缆置于具有散热孔的托架上时3D有限元时谐磁场模型,在计及各金属涡流效应的条件下,得到所有导体单元的功率损耗密度.以此功率体密度损耗为栽荷,建立了电缆系统的"热-流体"直接耦合场模型,求解了电缆系统各导体的温升,由此完成一次完整的"磁场"与"热-流体"场间接耦舍的求解.由于电缆导体电阻率与温度密切相关,形成"磁场"与"热-流体"场间接耦合的双向耦合.反复迭代,可求解得到当热点为90℃时导体的电流,即为电缆的载流量.以无铠装单载流和有铠装三并联栽流电缆为例,采用间接耦合法计算和测量了系统的总功率、电流分布、导体热点温度.计算和测量一致性说明了双向间接耦合有限元模型建立的正确性和计算结果的准确性,为进一步分析电力电缆系统的磁、热特性奠定了基础.     

舰载机拦阻着舰动力学研究

舰载机拦阻着舰是舰载机有别于陆基飞机的主要特点,也是造成舰载机高事故率的主要原因。文章通过对舰载机着舰过程的分析建立了较完整的舰载机拦阻着舰动力学方程,并通过对拦阻力所在的拦阻平面研究,依据拦阻钩与拦阻索相对滑动所经历的时间进一步计算出舰载机撞索的安全范围。     

电缆束火灾蔓延机理与预警研究

采用固体可燃物热解动力学模型和湍流燃烧大涡模拟方法,研究了电缆通道内电缆束的火灾行为,得到了电缆起火时间与火蔓延速度,通道内烟气温度、组分浓度和速度分布,以及电缆通道内壁与电缆表面温度随时间的变化,给电缆通道的防灭火系统设计提供了参考依据。     

卫星电缆柔性体参数化几何建模方法研究

针对卫星电缆属于柔性件的特点,提出以动态非均匀有理样条B曲线( Dynamic NURBS)建立基于物理特性的电缆几何模型和动力学模型.模型综合考虑了电缆刚度、质量分布、内部变形能等物理量,经仿真验证该模型能在虚拟环境中有效反映电缆的真实形态和运动状况并估算电缆长度,为卫星电缆的虚拟装配提供理论支持.     

Dynamic simulation of aerial towed decoy system based on tension recurrence algorithm

Dynamic model of aerial towed decoy system is established and simulations are performed to research the dynamic characteristics of the system. Firstly, Kinetic equations based on spinor are built, where the cable is discretized into a number of rigid segments while the decoy is modeled as a rigid body hinged on the cable. Then tension recurrence algorithm is developed to improve computational efficiency, which makes it possible to predict the dynamic response of aerial towed decoy system rapidly and accurately. Subsequently, the efficiency and validity of this algorithm are verified by comparison with Kane's function and further validated by wind tunnel tests.Simulation results indicate that the distance between the towing point and the decoy's center of gravity is suggested to be 5%–20% of the length of decoy body to ensure the stability of system.In up-risen maneuver process, the value of angular velocity is recommended to be less than0.10 rad/s to protect the cable from the aircraft exhaust jet. During the turning movement of aircraft, the cable's extent of stretching outwards is proportional to the aircraft's angular velocity.Meanwhile, the decoy, aircraft and missile form a triangle, which promotes the decoy's performance.     

一种航天器电缆网精确质量特性计算方法

分析了当前国内外电缆网质量特性计算存在的主要问题,提出了精确质量特性计算的解决方案。通过建立航天器电缆线型库,快速计算出线束的线密度并赋予三维模型;同时精确计算出三维电缆网模型的长度,建立导线束线规库,实现了电缆网质量计算。该方法可解决长期困扰的电缆网质量特性计算的精确性问题,通过实例验证了此方法的可行性和计算结果的精确性。     

基于有限元方法的蜘蛛网阻拦猎物过程模拟

为揭示蜘蛛网阻拦猎物过程的内在力学规律,基于理论和有限元方法对这一过程进行了研究。首先,根据已有实验结果建立了蜘蛛网径线和周线的应力-应变关系。然后,给出了单根丝线受横向冲击问题的理论解,并利用LS-DYNA有限元软件对该问题进行了数值模拟,有限元数值解与理论解一致。最后,利用LS-DYNA有限元软件模拟了蜘蛛网阻拦猎物的过程,得到的网内最大应变值和能量曲线与已有实验结果一致。计算结果表明,在蜘蛛网对猎物动能的耗散中,径线占主导地位;与冲击位置相邻的径线应力水平很低,有利于蜘蛛网的修复,径线中点附近的区域最有利于较大初始动能猎物的阻拦。      

卫星外露电缆束介质结构深层充电仿真分析

受到空间高能带电粒子的作用,航天器蒙皮外侧电缆束的绝缘介质会产生深层充电效应。基于介质的电流连续性方程,并利用Geant4粒子输运模拟和辐射诱导电导率公式分析了介质深层充电的物理过程。在地球同步轨道(GEO)恶劣电子环境下,对外露电缆束介质结构深层充电进行三维仿真分析。结果表明:深层充电导致介质结构带20 V以内负电位,电位和电场强度峰值分别出现在电缆束外圈电缆介质层的外侧与内侧;对于导线介质层厚度为0.19 mm的情况,各介质层间是否紧密邻接和电缆束包含电缆根数多少对充电峰值结果影响不大;捆缚电缆的条状介质块是发生放电的危险区域,介质块厚度为0.8 mm时,充电电位在-103 V量级,电场强度可达到4×106 V·m-1,且电场强度与电位随介质块厚度增加而显著增大。     

基于索膜有限元模型的翼伞气动变形仿真

对定常状况下翼伞的流固耦合变形问题进行了三维数值模拟。使用有限体积法计算了飞行时的气动载荷,分析了前缘切口和翼肋开孔对压强分布的影响;基于翼伞结构大位移小应变的特点建立了非线性索膜有限元模型,伞衣由不能承受弯矩的膜单元模拟,伞绳和切口加强带由只能单向拉伸受力的索单元模拟,仿真了受气动载荷后翼伞相对于理想设计位置的变形和应力分布。结果表明:该翼伞展长相对于设计值减小,"鼓包"形成后翼型最大厚度增大,伞衣变形后产生了额外的后掠角和攻角;最大等效应力主要集中在翼肋上的开孔和伞绳连接点处,需合理布置加强带以满足强度要求。