捆绑火箭竖立状态下地面风激振动模型风洞试验研究

火箭竖立在发射台上时的地面风激振动载荷是火箭尾段结构的设计状态。本文是捆绑火箭的地面风激振动的风洞试验研究的部分结果。文中介绍了地面风载荷模型风洞试验的原理、模型相似要求,以及模拟试验技术、试验方法与数据处理等。并讨论了助推器、外表面突出物与鼓包不对称分布的影响等。     

助推器支承的火箭地面风载荷非定常气动系数（上）

根据新一代运载火箭CZ-5及其动力学相似缩比模型的助推支承、两个弯曲模态主方向的模态参数有显著差别的特点,推导了火箭地面风载荷在模态主方向的非定常气动弯矩系数,给出了非定常气动弯矩的计算方法,并通过坐标转换,得到风轴气动弯矩系数的计算公式。将非定常气动弯矩系数中与动特性有关的参数统称为动态弯矩因子,从而统一了所有类型火箭的地面风载荷非定常气动弯矩系数的计算公式。此外为简化助推器支承火箭地面风载荷的试验方法,给出了气动加速度和位移系数的计算方法,提出了加速度因子和动态位移因子的概念。通过对CZ-5缩比弹性模型的动特性和弯矩因子的计算,分析了支承筒和不同构型模型的影响,并根据各阶弯曲模态对应的不同响应因子的变化,证明了地面风载荷试验只计及一阶模态的合理性。建议采用弯矩和位移测量数据分析非定常气动系数,不宜直接采用加速度数据计算气动系数。     

助推器支承的火箭地面风载荷非定常气动系数（下）

根据新一代运载火箭CZ．5及其动力学相似缩比模型的助推支承、两个弯曲模态主方向的模态参数有显著差别的特点,推导了火箭地面风载荷在模态主方向的非定常气动弯矩系数,给出了非定常气动弯矩的计算方法,并通过坐标转换,得到风轴气动弯矩系数的计算公式。将非定常气动弯矩系数中与动特性有关的参数统称为动态弯矩因子,从而统一了所有类型火箭的地面风载荷非定常气动弯矩系数的计算公式。此外为简化助推器支承火箭地面风载荷的试验方法,给出了气动加速度和位移系数的计算方法,提出了加速度因子和动态位移因子的概念。通过对CZ．5缩比弹性模型的动特性和弯矩因子的计算,分析了支承筒和不同构型模型的影响,并根据各阶弯曲模态对应的不同响应因子的变化,证明了地面风载荷试验只计及一阶模态的合理性。建议采用弯矩和位移测量数据分析非定常气动系数,不宜直接采用加速度数据计算气动系数。     

基于时域法的运载火箭风载荷动力响应分析

为研究新一代运载火箭在垂直转运过程中所受地面风载荷的影响问题,采用时域法对运载火箭地面风载荷响应特性进行了分析。编制了基于谐波叠加法的地面风载荷时程样本模拟程序,并通过与目标功率谱函数的对比来验证程序的正确性。在建立火箭有限元分析模型的基础上,对火箭在不同参考风速下的动力响应进行了计算分析。分析结果表明：编制的基于谐波叠加法matlab程序能很好的模拟脉动风载荷,火箭风载荷动力响应随参考风速的增加而增大。     

火箭在地面风作用下的振动载荷识别

将地面风作用下的火箭作为一个非均质变截面梁,研究了非轴对称火箭的任意风向风振载荷识别问题。根据结构风振的特性,引入等效阻力系数和升力系数,利用风载荷作用下火箭的振动加速度或弯矩响应识别等效阻力和升力系数以及归一化随机载荷的功率谱。给出了等效阻力和升力系数与以往风载试验中使用的非定常阻力和升力弯矩系数的关系。     

新一代运载火箭助推器分离验证试验技术

助推器分离验证试验是新一代运载火箭研制过程中非常重要的大型地面试验之一。本文介绍了助推器分离试验的目的、总体设计思路、试验方案、关键技术和实验效果,该项技术运用在新一代运载火箭研制过程中,两种新研发的回收技术和分离试验综合仿真技术的成功应用使大型助推器分离方案验证试验取得了圆满成功,为将来重型运载火箭助推器分离试验技术提供技术支撑。     

基于火箭橇的低空大动压舵系统试验验证

针对某型飞行器电动舵系统在低空大动压情况下出现舵面不跟随的情况,设计了基于火箭橇的地面试验验证方法。火箭橇是所有地面动态模拟试验中最能逼近真实飞行环境和置信度最大的一种试验手段。本文对试验方案含火箭滑车、飞行器和测试测量方案进行了说明,最后对试验结果进行了分析说明。试验结果表明,基于火箭橇的地面试验能够真实模拟空中工况,对低空大动压舵系统的攻关验证起到了关键作用。     

气囊仿真分析在助推器分离试验中的应用

作为产品研制中一个重要标志性试验,助推器分离试验的意义重大。由于首次在大尺寸结构分离试验中使用缓冲气囊回收,为了确保试验的顺利完成,需要对回收过程进行详细的分析模拟。基于LS-dyna建立了回收过程的有限元模型,仿真得到了助推器与气囊相互作用的过程,并比较了助推器的截面载荷和尾段着陆速度。分析表明:气囊可以有效地减小尾段与地面的撞击速度,确保助推器在回收过程中不会发生破坏。按照气囊回收方案进行的助推分离试验圆满成功,助推器未发生破坏,验证了气囊仿真的正确性。     

某运载火箭级间分离喷流干扰风洞试验研究

对某运载火箭级间分离特性进行了风洞试验研究,内流采用冷喷流模拟技术,获得了助推器与芯级同时分离和助推器先分离时,两级在有、无喷流、同轴变迎角情况下的气动力系数,试验结果表明,助推器与芯级同时分离和助推器先分离两种情况下,一、二级箭体各自的气动力系数变化很小,这说明助推器与芯级同时分离的方案是可行的.风洞试验研究结果为运载火箭级间分离方案设计和火箭控制系统参数设计提供了依据.     

NASA将在原动力学试验站完成Ares火箭的地面振动试验

NASA马歇尔空间飞行中心原有的动力学试验站将在2011年应用LMS试验软件完成全尺寸Ares发射系统的地面振动试验（GVT）。这个大型火箭的振动试验是利用柔软的悬挂系统将空间飞行器“悬浮”在无约束环境里进行。该设施最早建于1964年,它作为阿波罗载人登月计划的一部分,为进行土星V的火箭振动试验而建的,     

CK－1M无人机双发助推器脱落分析与研究

本文分析研究了无人机取发助推器的脱落安全性，研究对象是ＣＫ－１Ｍ无人机。根据风洞投放试验结果，设计了一对截锥体、截锥窝自动分离接头，从而改变了脱落方式，并调整了发射参数，以减小分离速度。同时确保双发助推器的同步性和安装对称性，消除了侧滑的影响；又因加上助推器增重，降低了助推器的投放轨迹，实现了ＣＭ－１Ｍ双发助推器的安全投放。     

结冰风洞研究综述

结冰风洞是飞行器结冰和防冰研究的主要地面试验设备.在介绍世界结冰地面试验设备类型的基础上,提出了当今世界有代表性的3座结冰风洞;归纳总结了结冰风洞校准中平均粒子直径和液态水含量两个重要参数的测量方法;探讨了国外对结冰风洞试验相似准则和缩尺模型试验相似参数对结冰试验结果的影响.     

Φ1.2 m高超声速风洞引射系统设计与性能试验

针对大型高超声速风洞总增压比高、抽吸范围宽、多级参数匹配等要求,开展了Φ1.2 m高超声速风洞多级引射器系统设计计算与抽吸试验研究。通过对无风洞主气流时第一、二、三级引射器的单级性能调试和多级组合性能调试,获得了三级多喷管中心引射器不同工作参数组合的抽吸性能,试验段静压最低达660 Pa。据此,总结得到了多级引射器高效运行的参数匹配原则。有风洞主气流时的引射系数试验结果与理论计算结果吻合较好,验证了多级多喷管引射器气动设计方法的可行性。设计结果可靠,可为高超声速风洞或其他地面气动试验设备的多级引射器系统设计与运行提供技术参考。     

CK-1M无人机双发助推的同步性试验研究

本文对无人机双发助推的同步性进行了研究。研究对象是CK-1M遥控机。实现多发助推的同步性,关键是推进剂特性参数和面喉比保持稳定,确保平衡压强的一致性。此外,点火药量容差及并联电路点火,也是实现多发助推同步性的重要因素。本文采用放样吊线法安装助推器,确保安装精度和左右对称,从而保证了力的精确传递方向,避免了附加力矩的产生。经台架试验和试飞验证,CK-1M双发助推的同步性良好。     

架空输电线路风振试验研究

高压架空输电线路是集高耸和大跨度两种特征于一身的风敏感结构体系 ,在风荷载作用下 ,风振效应显著。为了给某高压架空输电线路设计提供准确的风振系数并考查输电导线对塔架风振的影响 ,按照空气动力弹性相似准则设计制作了输电塔架气动弹性模型 ;根据能量平衡原理 ,模拟了塔架两侧的输电导线和地线 ;在大气边界层风洞中进行了风振响应的试验研究。获得了塔架风振响应等重要数据 ,并经回归分析得到了塔架风振系数的数学表达式。研究表明 ,塔架加速度响应随风速增加而增大 ;铁塔横风向加速度响应和顺风向加速度响应处于同一数量级 ,塔架设计和理论计算时应同时考虑顺风向和横风向的风振力 ;导线对铁塔风振的影响程度与风向角有关 ,但就整体而言 ,可以忽略该影响。     

非均匀地貌的平屋面建筑风荷载特性研究

通过风洞测压试验,研究单个平屋面建筑物在两类均匀地貌,以及非均匀地貌边界层内的屋面风压分布变化规律。研究结果表明:均匀粗糙地貌下的屋面平均风压系数和脉动风压系数大于均匀平坦地貌,且脉动风压系数差别更显著;从粗糙地貌变化为平坦地貌的非均匀地貌中,用建筑物位置处动压无量纲化时,随着距地貌变化点的距离增大,平均风压系数变化较小,脉动风压系数逐渐减小且变化显著;用上游粗糙地貌动压无量纲化时,随着距地貌变化点的距离增大,屋面迎风分离区平均风压变化较小,迎风下游风压幅值增大,脉动风压幅值略有减小,但在过渡边界层范围内均变化较小;屋面整体平均风荷载的主要影响因素是来流动压变化。     

捆绑式运载火箭跨声速气动阻尼特性试验研究

以某带助推的捆绑式运载火箭模型为研究对象,通过试验研究了该带助推的细长体弹性模型在不同马赫数和迎角下的一阶自由-自由弯曲气动阻尼特性和频率变化特性,并采用振型类似、频率降低的模型研究了减缩频率变化对气动阻尼的影响。试验马赫数范围0.70~1.05,试验迎角范围0°~10°。研究表明:迎角对火箭一阶自由-自由弯曲模态的气动阻尼和频率有影响,但规律并不明显;一阶自由-自由弯曲模态的气动阻尼受马赫数影响,并在马赫数0.90附近出现跨声速凹坑现象;一阶模态频率随马赫数增加呈下降趋势,但下降数值较小;减缩频率对气动阻尼有影响,在马赫数0.70~0.90范围内和马赫数1.00之后,气动阻尼随着减缩频率的增加而降低,在马赫数0.92~0.98范围内,气动阻尼随着减缩频率的增加而增加。     

车载火箭发射系统试验模型模态研究

本文建立了火箭发系统的弹 -架结构实体单元有限元模型及整体结构壳梁混合单元有限元模型并分别进行了有限元模态分析 ;对比弹 -架结构试验结果 ,验证了建模及分析方法的正确性 ;并为车载火箭发射系统整体结构振动模态试验及动态响应提供了可靠的依据。本文采用SDRC公司的 I-Deas TM软件进行建模及分析。     

2m超声速风洞流场变速压控制方法研究

颤振试验要求风洞必须具备变速压试验能力,为此在2 m超声速风洞开展了流场变速压控制方法研究。针对总压宽范围多阶梯运行时主调压阀调节能力不一致的问题,采用总压分组、误差分段的控制方法解决了这一难题。通过基于主调压阀阀门特性曲线的控制方法,实现了总压上升速率可调的目标,避免了复杂的控制参数整定过程,显著减少了调试车次。试验结果表明:采用该控制方法,一次试验可以完成多个总压阶梯的控制,并且总压稳定精度达0.3%,速压超调量小于0.5 kPa,总压上升速率可调。通过本文工作,2 m超声速风洞具备了变速压试验能力,并成功应用于型号试验。     

现代航空声学风洞技术现状与发展

随着航空运输业的发展,飞机的噪声问题日益引起人们的关注.开展航空声学试验研究的地面试验设备主要是航空声学风洞.笔者阐述了大型航空声学风洞的发展,介绍了目前世界上主要的大型航空声学风洞的性能和特点.指出了在航空声学风洞设计中,试验段构型和参数的选择以及试验大厅布置等应考虑的主要问题.论述了风洞的主要噪声源及声学处理技术.阐述了航空声学风洞中声学测量技术的发展.结论指出,目前专用航空声学风洞的背景噪声比常规气动风洞低5~25dB,而第二代汽车/航空声学风洞的背景噪声又比第一代航空声学风洞下降10~15dB.在建造现代航空声学风洞的同时,航空声学风洞中声学测量技术得到了迅速发展.突出的例子是相阵麦克风技术的开发与应用.