真实气体效应对高超声速轨道器气动特性的影响

基于一个7组元6反应动力学模型，采用NND差分格式求解化学反应Navier-Stokes方程，数值研究高超声速轨道器的绕流特性。重点讨论了轨道器气动特性在真实气体效应作用下对不同来流状态和不同舵偏角的敏感性。研究表明：真实气体效应主要发生在物面附近很薄的激波层内，缩短了激波的脱体距离，使激波层变薄，流动变量的梯度变大；空气的离解和电离导致轨道器的阻力系数比完全气体计算值低，压心位置前移。小攻角下，升力系数和俯仰力矩系数的真实气体计算值高于完全气体计算值，大攻角情形则相反。此外，小攻角时真实气体效应产生小低头力矩，而大攻角时产生小抬头力矩。单就舵面而言，真实气体效应使其阻力系数增大，使其升力系数和俯仰力矩系数在小攻角且非负舵偏角时变小，在大攻角且负舵偏角时变大。特别地，真实气体效应仅在零攻角且零舵偏角时对舵面的压心位置产生较大影响。     

进入火星大气的高温真实气体效应与气动加热研究

针对火星和地球大气分子热力学和化学行为的差异性,采用理论分析和数值模拟两种手段,研究探测器进入过程高超声速流动的分子振动激发、离解反应及热力学和化学非平衡等真实气体效应,获得不同气体模型条件下的高超声速气动加热规律,探究引起地火差异的根本原因。分析认为,探测器进入火星大气层的稀薄气体效应明显;激波层内发生CO 2气体为主的大规模离解,在极高温环境下O 2和CO也将离解;沿进入轨道的高超声速流动基本处于化学非平衡但热力学平衡状态;激波层内能量储存和分配模式因分子振动激发和化学反应而改变,分子振动激发会增强气动加热量,但均介于化学反应模型的完全非催化和完全催化壁结果之间;相同来流条件下CO 2介质高超声速气动加热强于空气介质,但真实的火星进入热载荷因大气稀薄而弱于地球再入环境。相关研究为我国未来火星探测器热防护系统设计提供技术支持。     

二次燃烧对自力弹射内弹道影响分析

目前弹射所用低温药柱的燃烧平衡产物中含有可燃气体成分,遇初容室内氧气后发生二次燃烧,影响初容室内流场与弹射内弹道特性。为了分析二次燃烧对自力弹射方案内弹道的影响,建立了自力弹射可压缩流动仿真模型,结合有限速率化学反应模型与动网格技术,利用PISO(压力隐式算子分裂法)算法对控制方程进行数值求解。计算结果表明,二次燃烧使得初容室初始压力峰值时刻提前,并影响初始压力峰值大小。仿真分析结果为自力弹射内弹道设计提供了理论参考。     

电化学CO2浓缩控制技术进展

以电化学去极化 CO2 浓缩技术 (EDC)的基本原理为基础 ,综述了 EDC的控制技术进展和主要控制方法 ,并探讨了该技术方法作为载人航天飞行时座舱空气中 CO2 的浓缩和去除的可行性。     

弹射筒的原理和设计

弹射筒是航天火工装置中的一种,它的结构简单用途广泛,能对弹射物体产生力和运动速度。文章主要介绍通过不同装药设计控制弹射筒的性能,以便满足用户的使用要求。     

降落伞弹射出舱过程耗能分析

降落伞弹射出舱过程中发现预估的弹射速度与实际弹射试验的结果存在明显差异,弹射过程存在耗能问题,目前的研究中难以准确描述弹射出舱过程的耗能机理。文章首先进行弹射器弹配重仿真,然后建立弹射组合体的弹簧阻尼动力学模型,以弹配重仿真结果与弹伞试验数据为输入,通过数据拟合的方式求解弹簧阻尼模型关键参数。最后,进行降落伞弹射出舱动力学仿真,并利用另一种试验工况进行验证。研究表明,弹簧阻尼模型可以比较准确的描述降落伞弹射出舱过程;在阻尼系数保持不变时,弹簧的刚度系数越大,伞包最终的耗能越少;刚度系数保持不变时,阻尼系数越大,伞包的耗能越多;弹射组合体中刚性质量占比越大,耗能越少。研究成果可以为降落伞伞包设计与降落伞弹射出舱耗能分析提供一定的参考。     

火箭弹自力弹射低压室流场特性数值分析

火箭弹自力弹射离筒前尾焰一直被限制在低压室内,为弹体提供附加的发射动力,但也导致发动机工作过程中的背压较高,使其燃气流场特性不同于自力发射.为研究火箭弹自力弹射过程中低压室内复杂的燃气流动特性,以二维轴对称N?S方程为基础,建立了自力弹射低压室燃气流场的计算模型.利用建立的计算模型对超声速冲击射流试验进行了仿真,得到的...     

ZN—3探空火箭头罩分离的分析及弹射分离器的设计

本文应用结构动力学原理，对ＺＮ－３探空火箭头罩铰链式分离及其分离机构进行研究，并用铝合金和玻璃钢两种头罩得出了地面试验的结果，从而获得一些有用的结论。     

导弹弹射系统中缓冲制动锥的轴向冲击特性

针对壁厚线性变化制动锥的冲击力学特性,基于轴压力学模型,提出了等效速度概念,在综合考虑材料应变强化和应变率效应的条件下,按等效壁厚、等效速度条件下的分段能量等效原理得到了制动锥轴向冲击力学模型,并采用理论分析、有限元计算和实验研究相结合的方式研究了弹射系统中缓冲制动锥的冲击皱褶形成形态、冲击压缩量和缓冲力学特性,3种方法得到的结果基本一致,验证了所提模型的正确。所提出的制动锥轴向冲击力学模型可为制动锥的初步设计、实验规划以及武器系统的发射动力学分析提供参考。     

用直接模拟蒙特卡罗法求高温混合气体的热传导系数

本文在局域热平衡条件下，从传统现象产生的机出发，建立了气体热传导系数数值实验的物理模型。采用ＤＳＭＣ法，对高温混合气体热传导系数的实验过程进行数值模拟。考虑了真实气体的化学反应、内部自由度的激发等，对高温（２０００－１００００Ｋ）真实气体混合物的热传导系数的实体过程进行了数值模拟。获得了纯空气组元的真实热传导系数。经与热传导系数实测数据（４７３－１４７３Ｋ）和国外最新计算结果（２０００～１００００     

考虑多种物理效应的轨控喷流数值计算研究

轨控喷流预测精度是高速拦截武器的关键技术。目前针对高空高马赫数条件下的喷流干扰问题研究还相对较少,此空域高速飞行环境下的多种物理效应对喷流干扰的影响规律还不够系统。通过数值求解带滑移边界条件的三维化学非平衡Navier-Stokes方程,分析了高温热化学非平衡效应、燃气二次燃烧效应、稀薄气体效应对轨控喷流干扰的影响,获得了不同来流条件下多种物理效应对轨控喷流干扰气动特性的影响规律。研究表明:高空高马赫数条件下,来流空气和燃气组分的高温离解反应是冷/热喷流差异的的主要因素,其影响程度随高度升高而较小,随马赫数增大而增大,稀薄气体效应对飞行器整体喷流干扰气动力/力矩的影响较小。     

一种新型气动舵系统的建模与分析

针对某超音速导弹用气动舵系统进行研究,描述了舵系统的基本结构和工作原理;对气动舵系统各组成部分进行了分析,建立了全参数舵系统工程仿真模型,并对整个舵系统数学模型进行了仿真研究。通过研究该模型可以方便的分析各个参数对舵系统性能的影响,有利于改善系统的静、动态性能,对气动舵系统的研究有重要意义。     

GPCM控制气动伺服系统的理论分析与实验研究

广义脉冲编码调制（ＧＰＣＭ）控制是针对脉冲编码调制（ＰＣＭ）控制气动系统中控制精度与控制范围、稳定性与快速性之间的矛盾而提出的。本文建立了ＧＰＣＭ控制气动伺服系统的数学模型,并进行了详细的仿真和实验研究,结果证明了该方法的有效性。     

宇航飞行器跨音速气动弹性问题探讨

介绍了气动弹性方面现有的分析理论、模型试验以及型号设计方法等。强调要加强弹性风洞模型试验和非定常Ｎａｖｌｅｒ－ｓｔｏｋｅｓ（Ｎ－Ｓ）方程数值分析,指出了建立各种构型跨音速压力分布数据库的重要性。     

动态直视系统的设计与应用

本文以火箭模型为例,着重介绍飞行器飞行的过程以图象的方式在SGID4/25G工作站上实时地显示出来。     

超低轨卫星气动参数及转动惯量在轨实时辨识

给出了超低轨卫星气动参数和转动惯量的在轨实时辨识方法。针对超低轨卫星所处的稀薄流环境,建立了镜面-漫反射模型稀薄流散射系数的傅里叶级数模型。根据卫星姿态动力学与运动学方程推导了傅里叶级数模型中各气动参数以及卫星转动惯量的线性观测模型。以采用气动主动控制方式的近地圆轨道纳星为仿真对象,用递推最小二乘法进行在轨实时辨识,辨识结果与设定值一致。方法对卫星在轨实时控制时需获取高精度的气动力矩和卫星真实转动惯量有重要的意义。     

多向编织碳／碳复合材料的强度与断裂

本文研究了细编穿刺三向Ｃ／Ｃ复合材料的拉压特性,分析相应的微观破坏模式,实测了Ｃ／Ｃ复合材料中Ｚ向纤维束力学性能的统计分布规律。结果表彰：细编穿刺三向Ｃ／Ｃ复合材料在拉伸和压缩载荷作用下具有双模量和呈现非线性。Ｚ向强度受穿刺纤维束纤维根数和间距控制,用最弱环连接理论考虑Ｚ向纤维强度的统计分布,预报σ－ε关系与实验符合较好。ＸＹ向强度由碳布强度贡献,其破坏主要是碳布层间的拉剪断裂。     

稀薄气体效应对尖前缘气动热特性的影响研究

针对未来高超声速巡航飞行器尖化前缘、大升力面的构型特征,分别采用NS方法和DSMC方法,对高超飞行器局部部件的模化外形进行了努森数从0.01~0.5变化时气动特性的计算分析,对比了连续流方法与稀薄流方法所得结果的差异性,给出了稀薄效应对局部气动热特性影响的定量分析,旨在研究局部稀薄气体效应对气动热特性分布的影响规律。结果表明,努森数从0.04~0.5变化时,连续流方法和稀薄流方法所预测的峰值热流差距可达25%~40%,稀薄效应对热流的影响已达到不可忽视的地步。相对于热流而言,物面压力分布对稀薄效应的敏感性较弱,局部热流对这种局部稀薄效应非常敏感。NS方法所预测的结果普遍大于DSMC方法所得结果。