微型管状熔断器高电压低气压下熔断特性研究

针对进口空间用FM08系列熔断器在空间低气压环境条件下出现的持续拉弧放电现象,以国产的空间飞行器用微型管状熔断体RSG-I-FFA系列熔断器为研究对象,进行了高电压低气压条件下熔断特性的验证试验。对164只样品进行了不同气压下的高电压大电流试验,试验结果表明,RSG-I-FFA系列熔断器在空间低气压高电压下能可靠熔断,熔断后熔断器外观完整,断点间阻抗大于100 kΩ,可以在空间飞行器上安全使用。     

面向未来多电飞机的低气压下局部放电

多电飞机(MEA)采用电气装置取代部分传统的机械部件,可以有效提升飞行效率,降低温室气体排放。为了提高多电飞机供电系统容量,未来的供电电压将会提高至千伏级,这将导致严峻的局部放电风险。为此,以多电飞机实际状况与运行场景为依据,在实验室搭建平台,模拟了航空电机绕组放电与航空电缆对地放电两种典型绝缘故障,在400 Hz正弦电压、1～101 kPa气压范围内进行了大量重复实验,探究了气压对两种故障起始放电电压(PDIV)、放电幅值、放电重复率以及相位分辨局部放电(PRPD)谱图等统计特征的影响。实验结果表明：不同模型下的PDIV随气压直线降低;随着气压的降低,放电幅值先增加后降低,放电重复率随着气压降低逐渐增加,根据累积放电幅值的分析,最高点均出现在30 kPa处;随着气压的降低,两种绝缘故障的PRPD相位宽度逐渐增加并向左偏移,电机绕组放电和电缆对地放电分别以“兔耳朵”和“极性效应”为主要特征。本实验对不同故障及气压下放电特征的探究及分析,将有助于多电飞机电气系统绝缘测试的开展和评估,为未来多电飞机向大功率高电压方向的发展提供借鉴和参考。     

低气压环境下聚酰亚胺材料沿面闪络特性

沿面闪络是影响航天器安全运行的重要因素之一,研究航天器典型介质材料的沿面闪络特性对航天器静电防护设计具有重要意义。首先,基于二次电子发射雪崩(SEEA)模型对低气压环境下航天器绝缘材料的沿面闪络特性进行了理论分析;然后,利用航天器表面带电模拟系统研究了低气压环境下航天器常用绝缘材料——聚酰亚胺的沿面闪络特性,并从解吸附气体、粗糙度和化学变化对闪络电压的影响3个方面对实验结果进行了分析。研究得出：在低气压环境中,随着气压的降低,聚酰亚胺的沿面闪络电压呈先降低、后增大、再稳定的规律;当气压和闪络次数一定时,聚酰亚胺的闪络电压随电极间距增加而升高,闪络平均场强呈降低趋势;当气压和电极间距一定时,聚酰亚胺的闪络电压随闪络次数的增加呈先增大后稳定的趋势。     

低气压条件下多缝式等离子体合成射流激励器特性实验

设计了一种低气压条件下工作的大间距多缝式等离子体合成射流激励器,旨在应用于高空飞行器的内部流动控制。实验中利用气体放电电压在低气压条件下迅速降低的特性,将激励器放电电极间距设计为26mm,使激励器腔体和出气口均得到显著拉长,并通过电参数测量、高速纹影观察分别研究了其放电特性及瞬态流场特性。实验结果表明:激励器的初始射流锋面速度达到了761m/s,故在高速流动控制中具有较大的应用潜力。此外,激励器射流导致的压缩波和射流边界均接近半椭圆形,具有较大的流场均匀区,因此其流动干扰能力和动量交换能力较常规孔式射流要更强。      

适用于不同高度的等离子体体积力唯像学模型

针对等离子体流动控制数值模拟中唯像学模型高度适应能力不足的问题,假设等离子体中离子数密度正比于放电光强,对101.3~1.5kPa气压下等离子体放电图片进行灰度处理,得到等离子体发光的相对光强、光强比即离子数密度随气压、激励电压的变化特点。结果表明:随着气压增大,从弥散放电逐渐转化为丝状放电,而光强比逐渐减小,可以使用大气压下的饱和总相对光强代替其他气压下的结果;提高激励电压,等离子体出现双侧放电,且放电光强增大,放电电荷与激励电压近似成线性关系。进一步通过理论推导建立了新的电荷分布边界条件,并拟合了多个气压和激励电压下等离子体发光的相对光强,然后选择其中两个典型工况进行数值模拟,将计算结果与相应气压下等离子体诱导射流激光粒子图像测量结果进行比较,对该模型进行了验证,表明该模型能够准确模拟飞行高度、激励电压对等离子体诱导射流的影响。      

活性碳毡对称振子阵列／树脂复合吸波材料的研究

研究了含活性碳毡对称振子阵列吸波复合材料的微波吸收特性.结果表明:含振子阵列吸波材料的吸波性能与入射电场方向、振子两臂间的电阻、振子间的距离和阵列的位置密切相关.对称振子阵列对电磁波的吸收呈各向异性,振子与入射电场平行时,吸波性能较好;随振子两臂间电阻或振子间距的增大,材料的吸波性能先提高后降低,电阻和振子间距均存在最佳值;随振子阵列和试样下表面距离的减小,材料的吸波性能提高,振子与入射电场平行时,本实验条件下可获得有效带宽13GHz,最大吸收峰值-30.3dB的反射衰减.     

阳极层霍尔推进器磁极刻蚀的实验研究

为了提出降低阳极层霍尔推进器运行过程中的磁极刻蚀程度的方案,记录磁极刻蚀程度在相关参数影响下的变化,针对阳极层霍尔推进器的放电电流、电压、工质输送速率等工作参数开展实验研究,定量分析了这些影响因子对推进器磁极刻蚀程度的影响。通过测量磁极被溅射出的粒子在样品表面不同位置上的沉积速率,计算出了推进器在不同运行条件下,由于磁极刻蚀而产生的溅射粒子数量和密度。实验结果表明,该推进器在运行过程中,溅射粒子主要集中在羽流中心线附近区域;随着放电电压和电流的增加,溅射粒子的密度显著上升,并且在以羽流中心线为中心,半径为4cm的圆面区域内,溅射粒子密度上升明显;降低工质输送速率,在低气压、高电压和小电流的运行条件下能够有效降低推进器磁极刻蚀程度,实验所采用的霍尔推进器合适的工作气压为0.02～0.025Pa。     

双爆轰管脉冲爆轰发动机近场噪声特性的试验研究

为研究双管脉冲爆轰发动机近场爆轰噪声特性,设计了双管脉冲爆轰发动机爆轰噪声试验测试系统,对不同填充率、不同管间距下的爆轰噪声进行了测量。试验结果表明:随着传播距离的增加,爆轰噪声峰值声压逐渐减小。PDE管口附近,爆轰噪声峰值声压衰减速度最快;距离管口较远位置处,衰减速度逐渐减小。随着填充系数的增加,爆轰噪声逐渐增大,指向性逐渐变缓;距离管口400mm处,60%,100%和140%填充系数下峰值声压级依次为197.95,201.93和204.51d B。不同传播距离处,爆轰噪声指向性不同。当距离管口较近时,爆轰噪声最大值出现在0°方向;距离管口大于2m的区域内,最大值出现在30°方向。不同管间距情况下,爆轰噪声呈现出相同的指向性。管间距越小,爆轰噪声的指向性越明显。     

惯性静电约束推力器放电过程数值模拟研究

为了研究惯性静电约束推力器(Inertial Electrostatic Confinement Thruster,IECT)的放电原理和工作机制,采用漂移-扩散流体模拟方法,基于圆柱形惯性静电约束推力器的结构,研究不同栅网线直径、栅网个数、推力器尺寸条件下等离子体放电情况和阴极电压、背景气压对推力器放电的影响。结果表明:在所研究条件下,保证阴极必要的几何透过率的同时,适当增加推力器栅网个数可以提高喷射离子密度,减小羽流发散角;随着阴极电压和背景气压的增大,推力器喷射的等离子体密度增大。但是,压强继续增大会达到临界值,等离子体被约束在推力器内部无法喷出,即喷射模式无法运行,故阴极电压与背景气压对IECT均有较大影响。     

电晕放电飘升机研究

基于B-B效应的电飘机是一种不对称电容器在高电压作用下产生推力的飞行器,由于它是一种无推进剂的飞行器而受到科技界的广泛重视。本文通过实验研究,分析电晕放电的特点,提出基于涡旋动力学理论的挠场与真空零点能相干原理来解释推力的产生。对B-B效应的深入研究将对航空航天的推进技术带来革命性的变化。     

电磁混响室高强度辐射场下机载电台敏感度研究

机载电台作为飞机典型用频机载设备,对其进行高强度辐射场(HIRF)辐照效应试验研究具有重要意 义。为了解决混响室高强度辐射场环境的快速构建、快速调控及机载设备敏感度有效测试问题,依托混响室高 强度辐射场辐射敏感度测试系统,以某型直升机机载电台为试验对象,在400 MHz~2GHz频段内,通过改变 混响室内部场强,分别确定混响室连续与步进两种工作模式下机载电台的典型故障类型和敏感度阈值。结果 表明:在试验环境场强相同的条件下,相比步进工作模式,连续工作模式更容易测试出机载电台的敏感度阈值; 搅拌器连续工作模式下,搅拌速度越快测试得到的机载电台敏感度阈值越低,随脉冲波脉宽的增加其敏感度阈 值的测试结果呈下降趋势。     

钝体/阻流孔式气动阀工作机理及流阻特性研究

针对脉冲爆震发动机的工作特点构思了一种钝体-阻流孔式气动阀,对该气动阀的工作机理进行了分析,通过二维数值方法初步研究了该气动阀的流场分布情况及流阻特性.结果表明:该气动阀具有良好的单向性,出口压力为100kPa时,该气动阀在来流压力100kPa      

不同压力环境下竖直平板表面自然对流散热实验

飞行器从地面上升到太空的过程中所经历的大幅度环境参数变化,会导致飞行器及机载设备出现"超热"、"过冷"和"热分层"等现象。为得到不同环境压力下的关键参数--自然对流换热系数,本文搭建了一个能提供不同气压和环境温度的封闭试验舱,对在不同压力环境(0.0001,0.01,0.1,0.2,0.5,1,10,50 kPa和常压)下几种固定加热量(75,150,300 W/m²)的竖直平板散热进行了实验研究,通过对辐射散热和对流散热的分析比较,获取不用工况下气体的对流换热系数。结果表明:对流换热系数在绝对气压小于1 kPa时非常小,可以视作为0;在绝对气压大于1 kPa时,对流换热系数随压力的升高呈2次方增加;通过对环境物理参数的无因次化处理,得到的准则式方程可用于1~100 kPa的环境压力。     

航空发动机在高空台上模拟标准大气条件试验的性能研究

通过两种型号航空发动机在高空台上的H=0、M=0试验，研究了不同环境压力对发动机地面试验性能的影响。试验结果表明，对研究的发动机地面试验而言，当发动机风扇换算转速在93％-96％时，环境压力在70～90kPa之间得到的地面换算性能基本一致。即对研究的两种型号发动机H=0、M=0试验来说，可以通过70kPa环境压力下的地面试验来确定发动机在标准大气海平面静止条件下的性能。     

纳秒脉冲等离子体分离流控制频率优化及涡运动过程分析

将纳秒脉冲驱动的介质阻挡放电等离子体激励器应用到NASA SC（2）-0712翼型上,在迎角分别为15°和20°时,开展了在不同雷诺数下的分离流动控制研究。通过模型表面静压测量,得到了不同激励频率下的分离流动控制效果。对翼型表面压力进行分布积分,得到了在不同雷诺数和激励频率下的升力系数,表明分离流的控制效果有一个较宽的激励频率范围,只要激励频率落在相应的频带范围内,均能实现有效的分离抑制。流动显示结果表明,分离流的控制在瞬时表现为放电后可形成大尺度旋涡拟序结构。旋涡的周期性产生、运动和演化造成了分离剪切流动的动态变化过程,从而促进了高/低速气流的动态掺混。     

初始压力和狭缝高度对狭缝内起爆距离影响的实验

为获得狭缝内爆轰波起爆距离(DID)的变化规律,分别在宽度为10mm,高度为1.0,2.2,2.9,4.0mm,长度为1220mm的狭缝爆轰管内对不同初始压力下(5~45kPa)化学当量比的乙烯/氧气混气进行单次爆轰性能实验研究.根据烟迹法、高速摄影图片判定起爆位置,得到初始压力和狭缝高度对爆轰波起爆距离的影响规律.结果表明:①在初始压力为10~20kPa时,起爆距离随着狭缝高度增加逐渐缩短;②在初始压力为25~40kPa时,起爆狭缝距离随着狭缝高度变大先降低后增加,在初始压力为45kPa时,起爆距离随着狭缝高度增加而变长;③综合初始压力和狭缝高度的影响,初步得到起爆距离随初始压力和狭缝高度等参数变化的量纲归一化经验公式.      

2A12铝合金试件中空间斜裂纹在线止裂及性能分析

 选择带有空间斜裂纹的2A12铝合金试件进行了拉伸载荷作用下电磁热在线止裂研究。采用数值分析方法确定了止裂工艺参数,并求得了放电后试件内的温度场及热应力场;通过自制加载装置,应用ZL-2超强脉冲电流放电装置完成了空间裂纹在线止裂试验;对止裂前后的铝合金试件进行了微观组织分析和宏观力学性能测试。研究表明：脉冲放电瞬时,裂纹尖端熔化、钝化,并形成了高压应力区,提高了裂纹的扩展功,在一定的拉伸载荷下,试件也不会开裂,达到了裂纹在线止裂的目的。     

Numerical investigation of aerodynamic flow actuation produced by surface plasma actuator on 2D oscillating airfoil

Numerical simulation of unsteady flow control over an oscillating NACA0012 airfoil is investigated. Flow actuation of a turbulent flow over the airfoil is provided by low current DC surface glow discharge plasma actuator which is analytically modeled as an ion pressure force produced in the cathode sheath region. The modeled plasma actuator has an induced pressure force of about 2 k Pa under a typical experiment condition and is placed on the airfoil surface at 0% chord length and/or at 10% chord length. The plasma actuator at deep-stall angles(from 5° to 25°) is able to slightly delay a dynamic stall and to weaken a pressure fluctuation in down-stroke motion. As a result, the wake region is reduced. The actuation effect varies with different plasma pulse frequencies, actuator locations and reduced frequencies. A lift coefficient can increase up to 70% by a selective operation of the plasma actuator with various plasma frequencies and locations as the angle of attack changes. Active flow control which is a key advantageous feature of the plasma actuator reveals that a dynamic stall phenomenon can be controlled by the surface plasma actuator with less power consumption if a careful control scheme of the plasma actuator is employed with the optimized plasma pulse frequency and actuator location corresponding to a dynamic change in reduced frequency.     

露天试车台选址对海拔高度的需求初探

本文简要分析了露天试车台的功用和建设对选址的要求，重点探讨了海拔高度对露天试车台基准试车性能的影响和确定该影响的研究方案。已有研究结果初步表明，当海拔高度在3km以下或环境压力在70kPa以上条件下．露天试车台试验的发动机换算性能与在标准大气海平面静止空气条件下的发动机试验性能是一致的．即在海拔高度3km以下选址建设露天试车台都是可行和合理的。     

高温气冷堆核电站主氦风机驱动电机绝缘系统评定技术研究

设计了一套在0.1 MPa氦气和空气环境下测试绝缘系统电气绝缘性能的试验装置,完成了0.1 MPa气压下氦气和空气中主氦风机驱动电机绝缘系统模型的局部放电起始电压(PDIV)、起晕电压、匝间冲击、绝缘电阻和工频击穿电压对比试验。试验结果表明:在0.1 MPa气压下,绝缘系统在氦气环境下的部分绝缘性能较空气中大幅下降,氦气环境下绝缘系统的PDIV值约为空气中的50%,起晕电压值约为空气中的20%~25%, 闪络(击穿)电压约为空气中的50%。