液体捆绑火箭POGO稳定性分析的闭环传递函数法

2003年,CZ-2F火箭成功将"神舟号"飞船送入太空。从遥测数据分析发现,在一级飞行末秒出现逐步增大的低频振动,具有典型的纵向耦合振动(以下称POGO)特征。国内外研究结果表明,液体火箭上升段常产生一种纵向动力学不稳定,它是由箭体结构模态振动和液体发动机的推进系统相互耦合而引起的一种自激振动。火箭结构系统、输送管路系统和动力系统构成了带反馈的闭环控制系统。火箭在飞行过程中,上述系统中的部分参数是变化的,故实际飞行状态对应着时变的系统。但系统在某一固定的飞行秒状态,可按线性时不变系统进行稳定性分析。推导出液体捆绑火箭POGO振动的传递函数,提出了闭环传递函数法并对液体火箭进行了POGO稳定性分析。计算飞行状态的稳定性,结果与飞行发生的情况基本一致;对可能采取的蓄压器参数设计方案,包括氧化剂管路与结构纵向一阶、纵向二阶和助推器局部模态的耦合,进行了稳定性分析,给出了不同结构阻尼时的稳定性裕度。文中的闭环传递函数法具有通用性,适用于液体捆绑火箭的POGO稳定性分析。     

北京强度环境研究所完成CZ-2F火箭POGO振动研究

在载人航天的运载火箭第五次飞行中,宇航员报告在一级火箭飞行末秒产生比较强烈的振动。北京强度环境研究所承担了该问题的研究工作。课题组根据飞行振动、输送管路脉动压力的遥测数据分析,认为这种振动的主要原因是产生了液体火箭的燃料输送系统和火箭结构系统动力学耦合的全箭POGO振动。为了证明POGO振动成因,进行了模拟介质和真实介质的输送管路脉动特性试验、全箭纵向模态试验,开展了管路特性计算分析和全箭POGO稳定性分析工作,证明了实际飞行时POG0振动的机理。     

捆绑液体火箭跷振(POGO)稳定性分析

本文提出捆绑液体火箭跷振（POGO）稳定性分析模型，简述近似方法，指出影响跷振的重要参数，给出了算例与结论。     

液体火箭POGO振动时域分析方法研究

建立了液体火箭的动力学方程,将其化为具有初值问题的微分方程进行求解,以实现POGO振动特性的时域仿真,在微分方程的数值求解的基础上,获得液体火箭POGO振动的动态响应特性。根据液体火箭POGO振动主要参数,如结构特征点处的加速度,泵入口处的压力脉动等的时间历程的收敛或发散情况及飞行特征秒,来判断POGO振动是否发生或发生的时间。     

火箭用液氧泵的动特性试验

1.绪论液体火箭中经常会产生一种POGO的飞行器轴向自激振动。对于这种白激振动,泵具有较大的影响,因此,在POGO分析时须要计算出泵的动特性数据。迄今为止已有很多报道介绍泵的动特性研究结果。笔者也曾就使用高速液氧泵在泵入口NPSH(净正吸程)较大时的试验结果作过若干介绍。日本正在研制在第二级安装液氢液氧发动机的H-1火箭,并在研究第二级发动机是否要安装POGO的抑制装置。本报告就是以取得POGO分析上所需要的液氧泵动特性数据为目的,介绍泵入口NPSH较大时和较小的脉动试验结果。     

跷振(POGO)稳定性算法与估计

本文扼要介绍跷振(POGO)不稳定性机理,用矩阵法求解闭环、开环特征方程和开环传递函数的过程及判别跷振稳定性的方法。     

运载火箭POGO主动抑制的LQR控制器设计

针对传统蓄压器难以满足大型捆绑火箭的Pogo抑制要求的问题,本文提出了基于LQR控制器设计的Pogo主动抑制方法.以采用低温液氧/煤油补燃循环发动机的某运载火箭为研究对象,建立了Pogo主动控制单元模型,导出了Pogo控制系统的状态空间模型;以泵入口压强最小为指标,设计了LQR全状态反馈控制器和部分状态反馈控制器,实现...     

模型－助推器并联组合的气动问题

本文对模型－助推火箭并联组合气动设计所涉及的组合体受力状态、纵横向稳定性，以及连接份离等问题进行了探讨与分析，其分析和建议有助于今后开展与并联问题有关的自由飞试验研究。     

单级入轨有翼火箭的气动设计

简单地介绍了单级入轨火箭的可行性；详细地阐述了单级入轨有翼火箭气动设计的基本思想，即以箭身来满足上升段的要求，以机翼来满足再入段的要求。还介绍了美国航空航天局设计单级人轨有翼火箭的气动设计方法─—响应表面法。在此基础上，进一步介绍了根据本文叙述的基本气动设计思想和方法设计出的一种单级人轨火箭的典型外形。最后得到了结论并提出了在我国开展单级入轨火箭预研工作的建议。     

运载火箭助推器关机冲击载荷减缓方法研究

新一代火箭发动机推力大,关机时刻推力变化快,火箭纵向冲击载荷显著增大。纵向冲击载荷的显著增加,不仅会增加有效载荷及箭上设备抗振环境设计代价,还给箭体结构设计带来了较大负担,严重影响全箭舒适性和整体结构效率。本文对该冲击载荷进行研究,提出了一种利用发动机关机时序抑制纵向冲击载荷的减载方法,经过理论分析和仿真计算验证,减载方法具有良好效果。     

CK1—M模拟无人机发射装置的研究和分析

CK1—M模拟机系缩比为1/5的模拟无人机,安装在发射装置的滑轨上,并采用固体火箭作为助推器进行发射起飞,以研究分析发射起飞过程中的一些问题。 本文介绍有关CK1—M模拟无人机发射装置的设计、调试和分析的几个问题,包括单发和双发起飞方案中滑轨长度的确定和释放力的选择,以及模拟机离轨瞬时相对滑轨运动的研究和滑轨结构型式的确定等问题。 模拟无人机发射起飞试验证明:有关发射装置的试验记录数据和计算结果具有良好的一致性,这些试验数据和设计方案是可信的,可作为无人机发射装置的设计依据。     

导管装焊精确定位柔性辅助系统的设计与开发

针对运载火箭增压输送系统中的拼焊型管路产品,以实现管路产品焊接的柔性装配为最终目标,开展了装焊精确定位柔性辅助系统的设计与开发。根据拼焊型管路的传统制造模式,焊接装配是采用专用装焊工装保证导管的空间走向和总体尺寸,因而每项导管对应一套专用装焊工装,管路结构的调整将导致原工装的返修甚至报废,造成生产成本高且严重影响导管的研制周期,该问题在研制型号中尤为突出。随着型号越来越多,专用装焊工装数量也显著增多,给工装管理也带来了极大的挑战。本文通过装焊精确定位柔性辅助系统的设计与开发,以导管特征点的坐标为控制指令实现柔性装配系统按照装配要求进行精确走位和定位,以柔性化的装配系统实现不同规格、不同空间走向的拼焊型管路产品的焊接装配。     

Countermeasure Against Regenerative and Forced Chatter of Flexible Workpieces in Milling Processs Using Bi-directional Excitation

A novel extended methodology for chatter suppression in milling process by applying external forced vibrations to the workpiece in two orthogonal directions which are the feed and cross-feed directions.Both the regenerative and forced chatter suppression during the milling process of flexible workpieces are investigated.Here,the workpiece is subject to a sinusoidal periodic force in the feed direction to disrupt the regenerative effect.Additionally,to minimize the forced chatter,the workpiece is subject to the periodic excitation force in cross-feed direction.This force is proportional to the magnitude of the estimated cutting force in cross-feed direction and has a phase opposite to the cutting force to minimize the vibration amplitudes.The effectiveness of the proposed method is evaluated numerically and experimentally,for the spindle speed located in both the local minima and local maxima of the stability lobe diagram.The numerical simulations indicate significant suppression effect in terms of vibration amplitudes,resulting in suppression of both the regenerative chatter and the forced chatter.Experiments were conducted by using a workpiece-mounted active stage composed of flexure hinges and driven by piezoelectric actuators.The experimental results agree qualitatively with the numerical simulations.The proposed method indicates a remarkable vibration reduction effect for both regenerative and forced chatters.     

航天飞机及火箭的羽流试验技术

火箭发动机排气羽流的影响是研制火箭运载器的一个关键问题。本文综述了羽流对航天飞机和火箭底部流动、底部加热的影响。重点综述了冷气试验方法,并指出了冷气模拟试验的相似准则的参数组合关系式。冷气试验费用不大,试验周期短,是确定底部压力的最佳方法,试验重点在跨声速和低超声速飞行区域。本文对热气试验方法也作了介绍。热气试验可模拟羽流的真实热力学特性,但耗费大,技术复杂。火箭发动机羽流模拟应由风洞试验来确定。本文简述了进行羽流模拟试验的地面试验设备。     

垂直起降运载火箭总体方案研究

垂直起降运载火箭研制是航天与航空技术的一次融合,相对于传统一次性火箭而言,其研制是对运载火箭总体设计理念的革新。本文从运载火箭总体设计的角度出发,结合工程研制实际,通过垂直起降火箭一二级分离、推进剂管理、气动设计、弹道优化设计等方面的风险评估及约束条件分析,结合具体方案设计,对垂直起降火箭与传统火箭总体设计的差异及难点进行了分析,给出了建议,同时阐述了对垂直起降运载火箭总体设计的思考。常规运载火箭成熟的设计理论和技术,需要增加新的约束和进行改进后才可适用于垂直起降火箭方案设计。     

各向异性板料成形极限面的研究

成形极限曲线(FLD)是表示板料成形性能的重要指标。由于板料各向异性的存在,导致了使用1条FLD来表示板料整个面内的成形极限存在很大误差。通过试验分析了板料面内的各向异性对板料应力和应变成形极限曲线的影响,研究了利用三维空间的成形极限曲面代替二维坐标下的FLD来表示材料整个面内的成形极限的方法,经过分析认为板料成形极限面可以为板料成形有限元仿真提供更准确的成形极限判据。     

交互图在Rose和Together中实现的比较

交互图是面向对象分析设计中一种对系统动态方面进行建模的图,顺序图是交互图中的一种,主要用于强调对象间消息的时间顺序,而且它能够容易地转换为协作图,它在不同的工具软件中实现有所差异.从它具体的实现可以看出工具体现的思想,Rose体现和开拓RUP、UML的思想,而Together是执行.     

POGO振动研究的一种新建模方法

现有分析运载火箭POGO振动（纵向耦合振动）的模型有两种,即传递矩阵模型和Rubin提出的状态方程模型。考虑到这两种模型的不足之处,从分布参数描述的偏微分方程出发,采用分离系数法,得到形式简单的微分方程,并应用分段三次Hermite插值得到了新的管路模型。将新管路模型应用于系统,通过对三种模型计算得到的管路频率的比较,验证了新得到的形式简单的管路模型,有较好的精度。