CST仿真技术在电子枪聚焦部件中的应用

电子枪聚焦部件的结构和尺寸会直接决定最终电子束焦点处电流密度和束流半径,影响电子束流品质。通过CST仿真软件对电子枪聚焦部件进行分析,模拟得到电子枪聚焦部件不同的结构尺寸参数对电子束电流密度和束流半径的影响结果。仿真结果表明,在其他参数不变的情况下,聚焦线圈端面与电子发射面距离从305mm增加345mm时,电子束流半径从1.44mm减小至0.93mm;聚焦线圈内半径从30mm增大至40mm时,电子束流半径从0.86mm增至1.38mm;磁轭间隙从28mm增至43mm时,电子束流半径先减小再增大,在34mm处束流半径达到最小值0.957mm。使用基于CST仿真优化参数制备聚焦线圈的电子枪对1mm TC4薄板进行焊接试验,在相同焊接工艺参数的情况下,新得到的焊缝宽度小于原有焊缝。     

异形型腔电解加工阴极的数字化设计

建立了异形型腔电解加工阴极设计和加工过程仿真的数学物理模型,并在MATLAB平台上利用PDETool工具箱编制了有限元求解和动态加工仿真程序,针对某型发动机扩压器叶间流道异形型腔设计制造了阴极和工装夹具,选择并优化了加工参数,试验加工出的型腔试件能均匀留出0.15～0.30 mm的加工余量,满足了实际加工的工序要求.     

电子枪静电透镜部件仿真与优化

根据电磁透镜的原理可知,作用于工件上的工作束斑尺寸与电子束注腰的位置和尺寸相关。电子枪栅极出束孔直径与阳极位置的改变将会引起电场分布的变化,从而改变电子束注腰的位置与尺寸,最终影响工作束斑的大小。运用电磁场仿真软件CST仿真得到了电子枪静电透镜电场分布与束流轨迹。采用单一变量法,模拟得到100mA束流强度下栅极出束孔直径和阳极位置对电子束注腰位置与尺寸的影响规律。仿真结果表明,其他参数相同时,栅极出束孔直径D为2mm、阳极上端面到栅极下端面距离H为15mm时,电子束注腰位置最高,半径最小。选取优化参数D=2mm、H=15mm进行焊接试验,获得了深宽比更大的焊缝,证明达到了减小工作束斑尺寸和优化束流品质的目的。     

基于大功率电子枪的阴极加热控制系统的设计

以电子枪阴极灯丝加热电流为研究对象,建立一套可靠、稳定的阴极加热控制系统.相对于传统采用可控硅控制的单相交流调压电路,该电源的设计基于PWM电流控制芯片SG3525,采用恒频脉宽调制控制方式,自动调整输出功率得到稳定的电流输出.充分满足了阴极灯丝所需的低电压、大电流、加热速度快的特性要求.     

电子束高频偏转扫描线圈的设计与仿真

为提高电子束高频偏转扫描的频率及磁场均匀性,基于Helmholtz线圈的工作原理,采用空心结构设计了一种高频偏转扫描线圈,并根据电子枪的结构和电子束偏转扫描的技术要求,计算了所需磁场强度及安匝数。采用三维软件Pro/e建立了几何模型和有限元分析模型,并利用Maxwell进行电磁场仿真,分析了所设计高频偏转扫描线圈电磁场分布的均匀性,并制作实物进行测量,测量结果与仿真结果基本一致。所设计的偏转扫描线圈产生的磁场强度及磁场均匀性均满足电子束高频偏转扫描的技术要求,实际测试结果表明,电子束扫描范围可达到350mm×350mm,电子束偏转扫描速度可实现7000mm/s。     

空间电子束电聚焦系统的设计

根据国内外空间焊接技术的研究状况,提出了我国空间电子束焊枪用等径三圆简单透镜为主透镜的电聚焦系统设计方案和计算机辅助设计方法,利用计算机编程完成了聚焦系统的参数概算并取得了满意的结果。研究结果表明：电子束电流散焦小,在偏转磁场中束截面较小,工件上的束斑半径最小可达0．65615mm,可满足空间焊接和切割的需要,并证实了空间电聚焦系统的计算和设计方法是正确的。     

精密电解套料阴极设计与优化

通过对整体叶盘的结构特点、技术要求和材料特性等分析,确定了电解加工技术方案,分析了电解加工套料阴极设计及轨迹计算、成型阴极设计、参数优化等3大关键技术,重点针对套料加工阴极型面设计、流场设计、轨迹计算、间隙计算等关键步骤进行了详细论述,并通过试验进一步反复优化,解决了流场不均、火花短路等问题,最终验证了工艺可行性,且套料电解加工的叶盘余量较为均匀,能够满足后续精电解加工要求,取得了良好效果.     

机动发射下空间飞行器上升段弹道快速计算方法

机动发射条件下,为提高空间飞行器变射面横向机动模型的诸元计算速度,设计了基于牛顿迭代算法的诸元快速计算模型。以基准弹道诸元参数为迭代初值,选取了6个关键参数,在同一弹道模型基础上,采用牛顿迭代法对诸元进行快速求解。仿真结果表明,在一定范围内,迭代后的变射面横向机动弹道能够与飞行中段弹道高精度交班,且计算耗时不超过2 s,能够满足机动发射需求。     

离子推力器空心阴极分区均布模型研究

为了研究空心阴极结构尺寸和工况参数对放电性能的影响规律,基于发射体区和孔腔区等离子体参数均布假设,建立了一种不依赖试验和经验参数的适用于节流型空心阴极的分区均布数学模型。以LHC-5L空心阴极为算例,仿真结果与空心阴极试验结果对比表明,当输入参数在一定范围之内,计算所得放电电压误差优于20%,发射体温度误差优于15%,放电电压等参数随放电电流、工质流率、关键结构尺寸的变化趋势与试验结果基本一致,证明该模型可以用于预测空心阴极放电性能,为空心阴极结构参数选择和设计优化提供依据。     

ADAMS参数化分析在高压压气机调节机构设计中的初步应用

将ADAMS参数化分析方法应用于高压压气机调节机构方案设计中,建立了简易的机构模型,分析了机构几何参数对机构运动/动力学的影响,并对不同优化目标的多个参数进行了优化分析。结果表明,虽然与调节机构虚拟样机的仿真结果有所差异,但在方案设计阶段,参数化分析方法可快速、有效地进行调节机构结构参数优化,所建模型的运动/动力学仿真结果满足设计要求。     

载人登月周期重访轨道保持策略设计

针对高精度星历动力学模型下载人登月周期重访轨道(也称地月循环轨道)发散问题,设计了一种轨道保持控制策略。提出一种高精度星历动力学模型下的循环轨道初值设计方法,分析了日月中心引力、地球J2项等摄动力对轨道快速发散作用,设计了一种特殊点四脉冲周期重访轨道保持策略。高精度动力学数值仿真实验表明,该种轨道保持策略控制频率低、速度增量消耗小,控制精度能够满足任务需求,达到预期设计目标。     

某型激光引信发射光束整形仿真设计

某型激光引信发射光束的空间能量覆盖区域小、目标探测遗漏概率大,很大程度上影响对目标的命中打击效果。本文利用脉冲激光周视探测系统的特点,对引信发射光束进行整形设计。通过对半导体激光器的出射光斑进行分析,结合柱面透镜的光学特性,将多辐射方式改为分区辐射方式。设计在一个透镜前后表面集成两个聚焦方向正交的柱面结构,等效于两片柱透镜系统,实现了一个透镜对慢轴发散角准直（≤1°）和快轴发散角扩束（40°、83°）的仿真。     

Jerk模型用于高速机动飞行器跟踪的性能分析

针对高速机动飞行器的跟踪应用,对SJ(Singer Jerk)、CSJ(当前统计Jerk)、MCSJ(修正当前统计Jerk)和αJ等4种主要Jerk模型进行了综述。比较了它们的建模假设、设计参数以及实际应用时的限制因素。基于UKF(无迹卡尔曼滤波)算法,分别在单台和2台雷达的测量条件下,在3种滤波参数集设置下,利用各模型对近空高速滑翔飞行器进行了跟踪仿真。飞行器真实飞行轨迹根据简化动力学方程通过四阶龙格库塔数值积分方法得到。仿真结果表明:4种模型都具有很好的初值鲁棒性;在目标弱机动段落,4种模型具有较好的参数鲁棒性;但在强机动段落,SJ、CSJ、MCSJ等3种模型的参数鲁棒性很差,滤波误差发生严重突跳,αJ模型的参数鲁棒性最好。针对高速机动飞行器的跟踪应用,αJ模型的综合性能最优,而MCSJ模型最差。     

基于知识辅助的海面目标航迹起始方法

针对海环境下不同雷达观测测量准确度存在差异而导致观测数据质量存在差异的问题,提出了一种基于知识辅助的海面目标航迹起始方法。该方法首先利用先验知识幅度信息计算幅度似然比,并以幅度似然比的大小来表示观测数据质量的高低;然后,利用幅度似然比辅助Hough空间参数积累,并对航迹初选参数进行初值修正,提高Mean Shift多尺度聚类滤波初值的准确性,减少迭代次数,再通过最优筛选的方法分析得到目标的真实航迹起始数目和航迹起始参数;最后,通过仿真数据证明了本文所提方法的有效性和优越性。     

燃油主副出口开启特性及流量分配调控参数计算及验证

针对燃油调节器主副出口组件参数匹配难、串装试验效率低等问题，以一体化燃油主副出口组件为基础，系统分析了影 响主、副出口开启特性及燃油流量分配的影响因素及影响规律。利用AMESim软件构建了精确的仿真模型，对各影响因素及影响 规律进行了定量计算。利用Isight建立以调控参数为优化变量，建立了设计尺寸链及参数强关联性为约束条件的多目标优化数学 模型，得到了影响燃油主副出口开启压力及特定位置燃油流量分配的最优调控参数，并在样机上对最优调控参数进行了试验验 证。结果表明：试验结果与仿真优化结果相符，最优调控参数为弹簧刚度23.41 N/mm、支座下垫片0.5 mm、支座上垫片1.0 mm、弹 簧垫片1.0 mm、阀座活门配合间隙0.0102 mm，证明了建模仿真及多参数寻优联合优化方法，能够解决强关联参数问题的可行性和 有效性。     

电子枪束源部件结构尺寸对束流品质影响的CST仿真

在直热式电子枪中,电子枪束源部件结构尺寸的改变会改变静电场对电子束的初次汇聚,从而影响束流品质。针对电子枪中静电场以及电子运动轨迹难以用常规方法直接测量的问题,通过建立1∶1三维模型,并利用CST电磁仿真粒子工作室对整个束流产生过程进行模拟。利用控制单一变量的方法,结合模拟所得数据,得到了在不同条件下,静电场分布、电子的运动轨迹以及各个变量与最终焦点处束流电流密度关系曲线,最终得到了束流品质最优的束源部件结构尺寸。用优化了阴阳极结构及阴阳极距离后的电子枪在铝合金板材上进行实际焊接试验,所得焊缝形貌优于原有电子枪焊接所得焊缝,证明了模拟结果的正确性。此种模拟方法为改善现有电子枪束流品质以及未来电子枪设计提供了参考依据。     

涡桨发动机螺旋桨实时建模技术

基于螺旋桨片条理论对叶素进行受力分析,推导了螺旋桨拉力和功率等参数的计算公式,建立了螺旋桨实时数学模型,将模型求解归结于干涉角的迭代,并指出模型保证实时性的关键在于迭代算法的收敛速度.通过分析迭代函数及其导数关系,提出一种干涉角初值设置方法,并提出采用割线法代替导数法能加快迭代运算.仿真结果与实验数据对比分析表明:基于叶素受力分析得到螺旋桨拉力和功率的计算精度满足要求,干涉角初值设置以及基于割线法的迭代收敛速度能满足涡桨发动机控制系统实时仿真的需要.      

多目标遗传算法在H_∞鲁棒控制器设计中的应用

引入了基于频域理论的H∞回路成形鲁棒设计方法对某型航空发动机进行控制器设计,对设计过程中的关键技术进行了研究。在控制器设计过程中,引入多目标遗传算法对能使系统奇异值形状满足设计要求的权函数参数进行全局寻优,有效提高了控制器的设计效率和设计的准确性。同时对传统的控制回路结构进行了改形,改善了控制器性能。最后在设计的航空发动机数控系统快速原型化实时仿真平台上进行了硬件在回路仿真,证实了所设计的改型后的H∞回路成形控制器在航空发动机控制上所具有的良好的性能。     

神经网络在直升机对地攻击中的应用研究

应用神经网络方法研究了直升机对地射击的一些技术问题。文中首先介绍了直升机对地攻击的火控系统原理;其次,对复杂又不稳定的直升机飞行运动模型设计了模糊神经网络控制器;然后,设计了综合火/飞控制系统,并对所设计的整个攻击系统进行了仿真,通过仿真证明满足系统设计要求。在神经网络设计中,采用了变尺度优化算法,提高了算法的速度和精度,直升机对地攻击的实时应用提供了重要的参数价值。     

月地转移轨道精确轨道设计

以基于Lambert算法的快速轨道设计结果为初值,开展精确轨道设计研究.通过对月地返回飞行阶段的摄动项和量级分析,建立了月地转移轨道的动力学方程,提出了一种双向嵌套循环搜索算法,采用该算法求解同时满足两端约束条件的精确月地转移轨道.该算法以出月球影响球的时刻和位置、速度为中间变量,一方面采用前向数值积分和微分改正法搜索满足地球再入端的轨道,另一方面采用后向数值积分并进行倾角和近月距修正得到满足月球端的轨道,通过这种双向嵌套循环,使得两段轨道在月球影响球边界处的位置和速度连续,从而获得一条完整的满足两端约束条件的月地转移精确轨道.最后以2017年1月26日出月球影响球作为返回窗口,给出了具体的设计算例,并通过STK软件仿真验证了程序的设计结果.