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。     

利用旋翼机和固定翼飞机的空气动力学理论综合估算电动垂直起降飞行器的飞行性能（英文）

根据旋翼机和固定翼飞机的气动理论开发了一个综合方法过程用于估算电动垂直起降（Electric vertical takeoff and landing, e VTOL）飞行器的飞行性能。这种飞机通常采用多旋翼垂直飞行,螺旋桨和机翼的不同组合方式实现飞行。其中,对旋翼和螺旋桨的气动性能采用传统动量理论分析和旋翼元素分析。本文利用此综合理论研究了12架e VTOL飞行器的飞行性能,包括多旋翼飞行器、矢量推进飞行器和升力巡航飞行器。计算了悬停、爬升和下降以及巡航水平飞行,不同飞行状态时驱动电机、旋翼和机身的飞行特性。据此,可以进一步确定电力推进系统的性能指标,以匹配螺旋桨或旋翼,从而满足飞行任务。     

地面效应中垂直起降状态旋翼的气动特性计算

基于时间步进自由尾迹和地面面元模型,构建了一种新的非定常空气动力学模型,用于计算有地效垂直飞行状态下的旋翼气动性能。为提高瞬态尾迹结构的求解稳定性和计算速度,本文使用了精度阶数更高的显式CB3D格式。计算证实,该格式能有效控制地面干扰所产生的数值误差,得到的尾迹结构也更符合物理实际。同时引入一种适用于非定常状态的"等体积修正"方法,以对计算中容易出现的涡线落入地面下方的非物理现象进行修正。在有地效状态下,将新构建模型的计算结果同试验数据进行了对比,验证了模型的准确性。进而计算了平面与斜面上有地效垂直起降状态下旋翼气动特性的变化特点,分析了其影响因素。     

未来几种新型飞行器

今后10年或更长一些时间,航空航天技术必将有更大发展,以下几种飞行器是正在研制和有可以开始投入研制的航空航天飞行器:(1)高机动性作战飞机     

柔性翼微型飞行器垂直阵风响应特性的实验研究

微型飞行器因其体积小、重量轻、使用灵活、成本低,广泛应用于军民领域的侦查、通讯、搜救等领域.在制约微型飞行器发展的诸多因素中,阵风对微型飞行器的稳定、安全飞行影响很大.在南京航空航天大学非定常风洞内,研制了一套垂直阵风装置,进行了垂直阵风的流场测试.设计制作了一种柔性翼徽7型飞行器,并制作了刚性翼与其对比,在国内首次进行了微型飞行器垂直阵风实验.结果表明:柔性翼能够提高微型飞行器的失速迎角,且具有更好的纵向稳定性,有一定的垂直阵风缓和能力,有利于安全、稳定飞行.     

“流浪者”——“流浪者”未来飞行器

"流浪者"未来飞行器,创意来源于国外的"房车",在飞行器的设计中融入"家"的概念。同时又集飞机与飞艇的优点于一体(飞艇具有飞机难以比拟的种种优点——安     

高速飞行器的结构

更确切地说,本文不是一篇文章,而只是一篇概括性的资料。作者的目的,只是想根据飞行器结构发展的趋势,概括有关方面的新成就,把大家的注意力吸引到这方面来,在设计航空产品时采用这些成就。     

航空大都市:改变我们未来的世界?

正自20世纪初的《沉睡者苏醒》这一小说描绘出一个由空中交通连通的未来世界后,对空中交通方式的幻想成为科幻作家们天马行空的领域。后来,英国小说家詹姆斯·格雷厄姆·巴拉德预测,"机场才是21世纪真正的城市"。而在美国北卡罗莱那大学教授约翰·卡萨达的著作里,他这样描绘着他     

城市交通乘车路线的计算机查询

本文以南京市的公交路线为对象,在IBM4341计算机及IBM-PC/XT机上,实现了对任意给定的两个车站之间的最短乘车路径的查询(即换车次数和途经的车站数最少),查询的结果可以在图形屏幕上动态显示,同时还可在字符终端和打印机上输出路径上的各个站名、路径名以及换车地点。程序是用PASCAL语言编写的,便于移植。     

发射飞行器的动力工作环境

本文系统地叙述了发射飞行器的动力工作环境。提供了振动、冲击、噪音存在的场所、频率范围、能量等统计数据;并提出了工程设计中所应研究的问题,可供总体.强度和环境工程分析应用。     

飞行器雷达罩设计方法的研究

详细分析了飞行器雷达罩设计过程中的基本问题。基于多目标优化设计方法建立了雷达罩结构参数求解的数学模型,给出了求解方法。考虑到雷达罩的安全使用要求,分析了雷达罩防雷击部件的基本要求,提出了设计方法,给出了防雷击部件布置的经验公式。同时还研究了用于飞行器雷达罩金属部件的吸波材料电磁波吸收机理,以及吸波材料电性能设计原理和基本布置准则     

飞行器伺服回路的变结构设计

本文根据变结构系统(VSS)理论对某飞行器伺服回路进行了变结构设计,给出了控制器设计的详尽步骤。设计方法几何意义直观,在IBM4341机上通过了数字仿真,给出了仿真框图,并与原伺服回路的控制性能进行了比较。仿真表明,VSS比传统普通控制系统具有以下几个突出的优点;(1)快速、无超调、无稳态误差:(2)对系统参数变化具有鲁棒性;(3)对外界干扰具有鲁棒性。     

飞行器的振动环境与测试

一、引言飞行器(如飞机、导弹)的振动环境既恶劣,又复杂.飞行器本身带有动力装置,又是复杂结构,一旦飞行运动受各种力的作用或受干扰,(如阵风,意外讯息进入操纵控制系统等)就会引起飞行器本身局部的或整体的结构弹性振动,也会产生飞行器内部载人以     

微型飞行器螺旋桨的气动优化设计

提出了一种用于微型飞行器螺旋桨的气动优化设计方法。该方法分为两部分：基于有限片桨叶涡流理论的气动性能计算和采用遗传优化算法的优化设计。在优化过程中，用贝塞尔样条描述桨叶的宽度和安装角沿半径的分布，考虑了桨叶不同剖面处雷诺数的变化，以螺旋桨的推进效率作为目标函数得到了桨叶沿半径的宽度、安装角的最佳分布。设计结果表明，该方法能够得到工程上实用的设计结果。最后，根据该方法制作了用于螺旋桨气动设计和性能计算的软件，该软件能方便数据输入，直观显示设计结果。     

基于不确定性的飞行器总体设计应用

飞行器总体设计在飞行器研制过程中具有重要地位.由于工程实际中存在的不确定性因素,需要在传统确定性问题的基础上,考虑不确定性因素的影响.因此,通过分析确定性优化问题和不确定性优化问题的流程,结合飞行器总体设计,分析了确定性优化问题中不确定性因素的影响,并根据影响结果,建立了不确定性优化问题,在满足约束条件下,获得了不确定...     

飞行器结构强度的可靠性检验

本文首先分析了结构强度检验的现状及存在问题,讨论了结构可靠性检验的一般概念和常用的三种抽样检验方法,包括抽样样本平均值的检验方法、计量序贯检验方法和抽样个值的检验方法.根据抽样检验理论,本文提出了飞行器结构强度可靠性检验的合格系数概念及如何确定它的方法.合格系数与安全系数是本质上不同的两种概念,前者决定抽样检验的合格载荷,后者决定强度计算的设计载荷.     

高超声速飞行器的气动力工程计算

为满足高超声速飞行器在概念设计和优化设计中对气动力快速计算的需求,基于C/C++研究和开发了高超声速飞行器的气动力快速计算程序。使用该程序对HL-20升力体和双椭球模型的气动力特性进行计算,将计算结果与风洞实验数据进行对比分析。结果表明,计算结果与风洞实验数据吻合良好,该程序能够准确计算高超声速飞行器的升阻特性。通过修改工程计算方法,对比计算数据,验证本文使用的计算方法的精度,同时也体现了该程序可以灵活选择适合的计算方法的特性。此外,该程序不仅可以自由的更换计算方法,还能够作为C++的库文件链接成为优化程序的一部分,实现高超声速飞行器的概念设计和优化设计。     

上升段飞行器目标的视频图像跟踪

粒子滤波是一种基于贝叶斯估计理论和蒙特卡罗理论的实时目标跟踪方法,具有较为灵活的并行化跟踪方式,能够较好地维持跟踪目标的假设状态,具有较好的跟踪效果和鲁棒性。上升段飞行器目标飞行视频图像跟踪是火箭等目标飞行监控的重要阶段,但现阶段对飞行器上升段的视频图像跟踪主要依靠人工手动操作云台控制器,实现视频图像中的飞行器跟踪,跟踪图像存在跟踪滞后、画面抖动等现象,跟踪效果受人为因素影响较大。本文提出一种基于粒子滤波方法的上升段飞行器目标视频图像跟踪方法,建立飞行器目标粒子滤波跟踪模型实现对飞行器目标的识别和跟踪,在识别和跟踪的基础上建立云台控制模型,通过对云台的智能控制获得飞行器上升段的高质量图像。采用火箭发射的视频图像作为模型验证的实验数据,检验飞行器目标的跟踪效果。     

飞行器风洞模型的快速制造技术

基于快速成型技术,提出了飞行器风洞模型的快速制造技术方案.通过研究测压风洞模型的尺寸补偿、孔道设计及结构布置规律,发展了孔道一体化测压模型的快速制造技术;发展了结构相似气动弹性模型的设计与制造方法,并通过模态实验校核了精度;通过快速成型技术与电化学沉积技术的结合,发展了金属-树脂复合测力模型的快速制造方法,提高了模型的强度和刚度;论证了该技术在周期和成本等方面的优越性.该技术克服了传统加工的局限,提供轻质风洞模型制造的高精度、短周期、低成本的整体解决方案,为发展新型试验技术等提供基础,这能够提升风洞模型设计与制造的自动化水平,有助于该领域传统技术的革新,对新型飞行器的研制具有重要意义.