高速再入飞行试验再入条件优化设计

飞行器返回再入时将经历极高的气动热环境,因此深空探测返回飞行器,尤其是载人飞船需要通过实际飞行试验验证相关性能,为降低成本和研制风险,通常采用大再入角和相对第二宇宙速度较低的再入速度进行飞行试验。为获得能实现高热流密度验证的最小能量再入任务方案,采用优化设计手段对飞行试验的再入角和速度以及倾侧角控制进行设计,经仿真分析表明,优化结果可达到飞行试验要求的热流密度,并可将再入速度需求降低约2．1 km／s。     

再入返回飞行试验深空网干涉测量应用分析

鉴于我国深空测控网的深空干涉测量系统在探月三期再入返回飞行试验中首次正式执行任务,北京深空干涉测量中心组织佳木斯、喀什深空站对再入返回飞行试验器进行了高精度干涉测量。针对深空站天线无法短时交替观测射电源,从而无法进行干涉测量系统差标校的问题,利用基于稀疏标校数据平滑内插、高精度钟差建模、环境参数时延补偿的数据综合处理策略,实现了干涉测量系统差高精度标校。利用飞行试验器VLBI(Very Long Baseline Interferometry,甚长基线干涉测量)信标下行信号进行干涉测量获取时延观测量,用于飞行试验器联合定轨。联合定轨残差结果表明,深空网干涉测量时延测量精度在1ns水平,对应约100nrad测角精度,可以为飞行试验器精密定轨提供高精度测量数据支持。     

再入体动导数试验技术

外形短粗，飞行姿态复杂，其动导数量级很小的再入体模型，安装在新研制的尺寸小，厚度薄的整体结构之天平元件上，天平与尾支杆相连，由气活动塞推动拨杆，经过拨螺钉撞击模型上的楔块并驱使模型作自由振动，从而测量了大攻角俯仰，偏航及滚转动导数。     

气体动理学格式及其在再入问题中的应用

介绍了气体动理学格式GKS在飞行器高超声速再入过程涉及的跨流域稀薄及湍流等复杂流动问题中的拓展和应用。GKS利用BGK方程的通解来计算单元界面上的通量,耦合了分子的自由运动和相互碰撞,内涵多尺度特性。本文发展了耦合多种湍流模式的拓展GKS,能对典型高超声速湍流进行有效模拟。基于通量重构CPR框架发展了非结构网格上的高精度格式CPR-GKS,在可压缩黏性流动中可以同时保持高精度和良好的激波捕捉能力。为模拟航天器再入过程中的跨流域稀薄流动,发展了适合大规模并行计算的高效UGKS,并在再入问题中得到了很好的应用。研究揭示了GKS在再入问题模拟中的优异性能及其广阔的应用前景。     

小不对称再入体滚转气动力测量技术

为了解决小不对称再入体滚动气动力测量问题，北京空气动力研究所研制开发了以空气轴承为核心的滚转气动力测量技术，利用空气了轴承自身旋转阻尼非常小的特点，使模型做自由滚转运动，一个特殊设计的非接触的光学测量系统测出模型的转角随时间的历程，用参数拟合的方法得到滚转力矩的大小和方向。为验证该项实验技术的正确性与可靠性，在φ500高超声速风洞中对4个模型进行了吹风实验，吹风马赫数为5，测量滚转力矩系数C10和滚转阻力矩系数C1p。实验结果表明，该文方法数据合理，并较其它方法更具有鲁棒性。     

一体化试验评估在美国飞行器研制中的应用

一体化试验评估是从分系统、研制过程、研究手段三个维度来对飞行器各研制阶段的试验活动进行统筹规划和组织实施的方法,可以有效提高试验效率、缩短试验周期、减少试验成本并降低试验风险。文章在剖析美国提出的飞行器一体化试验评估内涵的基础上,介绍了一体化试验评估方法在飞行器外挂物投放、航空推进系统、高超声速武器系统以及无人机系统中的应用情况,分析了一体化试验评估应用于飞行器研制中的除地面风洞试验和飞行试验外的其他相关关键技术,并从大数据和人工智能、高性能计算、体系分析、人类行为建模四个方面对其后续发展趋势进行了展望,最后总结了一体化试验评估在美国飞行器研制中落地的原因和对我国应用的启示。     

载人飞船返回舱再入末段实时光电测量评估系统

针对载人飞船返回舱再入末段(高度20 km以下)缺乏有效测量评估方法的问题,研制了一套基于小型光电经纬仪的测量评估系统。硬件系统由光电指向器、驱动控制机箱、室内操控盒和显控计算机组成,研发了具有系统监控、图像处理、数据传输功能的管理平台软件,实现了在不同跟踪状态下的电路跟踪模型和复杂背景下的小目标智能识别融合算法。系统支持外引导、自跟踪2种模式跟踪返回舱再入末段至落地全过程。使用多站交汇算法获取返回舱降落轨道数据,实现返回舱落地后的快速落点测量,完成神舟十二至神舟十四号载人飞船返回段回收测量任务。结果表明：该系统为返回舱再入末段的轨道测量和状态评估提供了可靠手段,首次实现了返回舱再入末段高清图像的实时拍摄传输,为飞船指挥控制部门提供了科学、直观、准确的评估依据。     

Weissman准则在升力式再入飞行器设计中的应用

针对升力式再入飞行器的气动特性和控制方式,分析了将传统Weissman判据推广应用到升力式再入飞行器设计中面临的一些主要问题。由赫尔维茨稳定性定理推导了采用反馈控制的滚转反逆准则的计算形式,并以HL-20飞行器为对象,采用非线性仿真和Kriging建模方法,实现了对Weissman图不同稳定性敏感区域的划分。仿真分析表明,升力式再入飞行器对应的Weissman图与传统航空飞行器存在明显不同,可以将其推广应用到升力式再入飞行器设计中。     

DSMC量子动理学模型在火星再入流动中的应用

为解决化学反应模型高温数据缺乏的难题,探索DSMC方法量子动理学（QK）模型在实际中的应用,本文将该模型进一步应用于火星探测器稀薄气动特性的数值预测。通过计算探路者号在85 km、95 km和110 km高度的稀薄绕流,评估了QK模型的性能和稀薄气体效应的影响规律。结果表明,QK模型不依赖宏观的化学反应速率系数,适用于火星再入流动计算。化学反应及其模型对气动力的影响很小,但对气动热特性的影响不容忽略,考虑化学反应后的驻点热流可以下降约12%~14%。     

三站有源定位系统在远区的测量精度

对有源定位系统可同时采用路程时差测量和两端钟面时差测量的方式,从而仅用3个站即可确定出目标的三维坐标。本文研究分析了斜置L形布局的3站有源定位系统对低空定向运动目标可实现的测量精度。     

航空煤油饱和蒸气压测量及其在飞行试验中的应用

航空煤油饱和蒸气压对飞机燃油系统供油、发动机燃烧室的工作有着重要影响。本文选取RP-3航空煤油为研究对象,利用一套航空煤油饱和蒸气压测量设备对飞行前后的RP-3燃料的饱和蒸气压进行了测量,分析了影响饱和蒸气压测量结果的因素;结合飞行试验,分析了燃料饱和蒸气压对吸力供油高度确定的影响。     

试验设计在航空发动机研制过程中的作用

通过实例论述了试验设计在航空发动机研制和改进过程中的应用。具体应用实践表明,在航空发动机研制和改进过程中应用试验设计方法可以缩短研制周期,减少试验次数和试验时间,进而减少发动机的寿命损耗,节省试验经费。试验设计在现代航空发动机研制和改进过程中具有较为广阔的应用前景。     

高速再入发汗热防护效果计算与试验研究

针对强制发汗热防护用于高速再入飞行器抵抗气动加热引起的物面烧蚀的效果和可行性问题开展计算与试验研究。计算采用粘性高温多组分反应气体分析方法考虑来流空气与发汗介质的相互作用及组分反应。结果表明,在10 m/s发汗速率条件下,发汗物面热流密度已经降低了75%,在20 m/s发汗速率条件下则已经降低了99%。根据计算结果制备满足渗透率参数的发汗材料并完成发汗装置设计和防热效果电弧风洞试验验证。结果表明,发汗物面温升不足100 K。理论计算与地面试验验证表明,针对高速再入条件,发汗主动热防护可有效降低物面气动加热,可作为高速再入航天器防热备选方案。     

海克斯康测量集团收购美国测量服务公司

瑞典海克斯康测量集团最近宣布，它已收购了位于美国加州桑塔亚那市的先进数字测量公司。先进数字测量公司将成为HexagonAB的业务单元——海克斯康测量技术集团（Hexagon Measurement Technologies）的下属企业。该公司最初曾是测量服务公司（Surveyor’s Service Company）（也是一家海克斯康下属公司）的一部分，已有17年为包括航空、汽车、娱乐、医疗、发电在内的多个行业提供精密工业测量服务、的历史。     

基于样条约束“EMBET”再入轨道测量数据融合方法

针对再入轨道最小二乘交会解算方法数据利用率低、轨道解算精度差的问题,提出并实现了基于样条约束“EMBET”的再入轨道测量数据融合处理方法.该方法认为再入飞行轨道在时序上是相关的,可以利用三次B样条函数精确表示,建立了关于样条函数参数和测量系统误差的测量模型,从而大量压缩了待估参数数量,准确自校准系统误差,提高了轨道估算的精度和稳定性.     

线阵CCD在风洞轨迹测量试验技术中的应用研究

针对风洞试验中轨迹测量问题,设计了由3个一维线阵CCD成像单元组成的实时空间位移测量系统。提出了一种基于特征边缘提取的组合特征定位WBT算法,可以有效提高系统精确度和抗振动干扰能力。应用该系统在风洞中测量了覆冰导线的舞动轨迹,完成了导线舞动规律研究。