基于试验设计的固体火箭冲压发动机燃烧效率规律研究

以双下侧进气布局的固体火箭冲压发动机为研究对象,以补燃室中燃气与空气的掺混燃烧效率规律为研究目标,将燃气喷管数量、补燃室头部距离、补燃室长径比、空气进气角度、空气进气速度5个因子作为二次燃烧效率的影响因子,基于试验设计方法,建立了5因子2水平的全因子试验表,并以该表为基础对构建出的32种不同掺混结构的固体火箭冲压发动机补燃室的反应流场进行数值模拟。用试验设计中的数据处理方法对计算结果进行分析,获得了5个显著因子及各因子对燃烧效率的影响规律。为了验证分析结果的正确性,从试验设计表中选取5种掺混结构进行了地面连管试验,试验结果与分析结论一致。将试验设计方法应用到固体火箭冲压发动机燃烧性能的研究中,为发动机性能寻优提供了新途径,具有较高的工程应用价值。     

无接触供电系统功率和效率的分析与优化

为解决在无接触供电系统中,传统的互感耦合系数无法提供原副边独立设计,造成系统功率和效率设计困难的问题,提出一种新的能效计算方法。基于新的耦合系数定义,推导了副边串并联补偿功率和效率,实现了磁感应结构能效设计解耦。通过分析副边绕组匝数、品质因数、截面积等磁耦合结构参数与能效的关系,发现了能效与副边匝数无关的特性,并给出了无接触供电系统的原、副边参数设计流程,提出了功率和效率优化原则和方法,达到了优化磁芯结构、提高系统功效的目的。最后,开发了实验样机,通过实验和仿真验证了理论分析的正确性。     

A new component maps correction method using variable geometric parameters

Accurate engine performance models are important for model-based performance evaluation of aero engine. The accuracy of the model often depends on engine component maps, so there is a need for a method that can accurately correct the component maps of the model over a wide range. In this paper, a new method for modifying component maps is proposed, this method combines the correction of the scaling factors with the solution process of the off-design working point, and uses the adjustment of the variable geometric parameters of the engine to change the position of the working line, in order to obtain more correction results and guarantee high accuracy in a wider range. The method is validated by taking the main fan of the Adaptive Cycle Engine (ACE), an ideal power unit for a new generation of multi-purpose and ultra-wide working range aircraft, as an example. The results show that the maximum error between the corrected component maps and the target maps is less than 1%. New possibility for more precise component maps can be realized in this paper.     

夹持边界条件下表面裂纹应力强度因子求解

为了进行试验室条件下表面裂纹扩展行为研究,需要进行试验机夹持边界条件下的表面裂纹应力强度因子求解.通过对夹持特点的分析,将其等效为均匀拉伸和弯矩的共同作用,并使得试件端部转角为0°.以自由均匀拉伸和纯弯载荷作用下表面裂纹应力强度因子解的Newman-Raju公式为基础,计算得到了等效模型弹性位能表达式,应用卡氏第一定理求得了弯矩与拉伸载荷的关系,采用叠加原理得到了夹持边界条件下表面裂纹应力强度因子解.为了验证解的适用性,采用Abaqus软件计算得到夹持边界条件下若干典型表面裂纹的应力强度因子数值解,对比表明了提出的应力强度因子解法是足够精确的.随后探讨了裂纹形状、试件长厚比等对夹持边界条件下应力强度因子修正因子的影响规律.     

国产碳纤维增强树脂基复合材料阻尼性能实验研究

碳纤维增强复合材料的阻尼性能对结构的减振能力具有重要影响。复合材料的阻尼机理与均质的各向同性材料有很大不同。利用瞬态冲击振动梁法得到了不同树脂基体、不同纤维铺层角国产碳纤维增强复合材料的动态特性数据,并提取了模态频率与模态损耗因子,研究了树脂基体材料和纤维铺层角对复合材料动力学性能的影响规律,同时研究了材料的阻尼性能随着振动频率的变化规律。实验结果表明,603基体的复合材料比605基体及606基体的复合材料具有更高的模态损耗因子;同样的基体,增大铺层角,结构柔度增大,损耗因子也增大;随着振动频率变化,在某一频率下,模态损耗因子出现了峰值。     

基于DFR法的复杂载荷谱的等损伤简化方法

载荷谱简化是缩短疲劳试验时间的有效方法。本文在综合考虑三参数S-N曲线的全寿命适应性、细节疲劳额定(DFR)法计算简单可靠以及等损伤折算法不改变总损伤特点的基础上,提出了一种载荷谱的折算简化方法。该方法首先以块谱中某一载荷水平与最大载荷水平一次循环造成损伤的比γ作为判断依据,设定损伤比门槛值γac,以确定折算载荷,其中损伤计算采用了三参数S-N曲线和DFR法;其次考虑谱型对疲劳试验结果的影响,引入块谱形状因子,以减少简化谱改变谱型而对疲劳损伤及疲劳寿命分散性带来的影响;最后引入了疲劳极限附近小载荷的处理方法,形成了等损伤载荷谱简化方法。试验证明,原载荷谱与简化谱的损伤基本不变,但试验时间可大大缩短。     

航天器分子污染计算方法综述

随着对航天器长寿命、高可靠、高性能要求的不断提高,污染逐渐成为影响任务成功的重要因素之一。数值模拟是评估分子污染的主要手段之一。文章对航天器分子污染计算方法进行了总结,详细介绍了污染源、污染沉积及效应、污染传输的模型以及计算方法。     

双因子仿真结果水平分析方法

针对双因子的情况,提出了一种仿真结果水平分析方法,旨在对各因子的不同水平以及各因子水平组合的交互作用进行分析.当仿真结果不正确时,并非所有因子的所有水平以及它们之间所有的交互作用全都仿真错误.该方法可以确定哪些因子的哪几个水平未被正确仿真,或哪几对因子水平组合的交互作用未被正确模拟.在工程应用中,只需按照文中给出的流程图进行判断,即可为仿真软件系统的编制和修改提供依据.      

带保载平面应变塑性诱发裂纹闭合效应

用黏塑性有限元法模拟含中心裂纹试件在等幅循环拉伸加载和保载作用下的裂纹扩展规律.试件采用涡轮盘材料Udimet720 Li(low inclusion)、恒温700℃和平面应变假设,通过逐步释放裂纹尖端节点约束来模拟裂纹扩展.计算了在应力比R=0,不同最大循环载荷、不同保载时间对平面应变下无量纲裂纹张开应力强度因子的影响.平面应变情况下,无量纲裂纹张开应力强度因子随最大载荷的变化而趋于分散,并随着裂纹的扩展,会存在先上升后下降并趋于一个稳定值的趋势;载荷相同时,保载时间的增加使裂纹张开应力强度因子增加.高温保载情况下,蠕变会影响裂纹扩展速率.      

基于神经网络响应面的机翼气动稳健性优化设计

针对不确定性因素引起飞机性能波动的现象,探讨了机翼气动优化设计过程的稳健性问题;建立了面向速度和扭转角两个不确定性因素的气动性能稳健性约束模型;在利用MATLAB构造基于均匀设计法的BP(Back Propagation)神经网络响应面基础上,应用遗传算法对机翼分别进行考虑稳健性约束和不考虑稳健性约束的气动优化设计,得到两种不同的优化方案。计算结果表明:两种优化方案的最大升阻比都比初始方案的大;在巡航马赫数下,与不考虑稳健性约束的优化方案相比,考虑稳健性约束的优化方案的最大升阻比小0.027 9,但在马赫数、扭转角对应范围内其最大升阻比的变化量分别小0.034 0和0.001 6,其他气动性能参数也更加稳定,波动更小,气动性能具有更好的稳健性,从而证明本文方法进行机翼气动稳健性优化设计是可行、有效的。