星舰动力特点及再入过程推进剂流动仿真研究

为给新一代可重复使用运载器的研发提供参考,梳理了星舰动力系统的技术特点,并采用限体积法（Volume of fraction, VOF）对再入过程中液氧贮箱三维非定常流动进行了仿真,分析了复杂加速度场下推进剂贮箱内液氧流动特性。仿真结果表明,在星舰再入着陆阶段,贮箱内推进剂发生了低频率（<0.6 Hz）、高幅度（轴向质心偏移高达20%）的晃动;并且贮箱底部推进剂产生了大量夹气现象,这可能会给发动机带来灾难性后果。     

用动刚度法计算管路系统频率

一、概述在研究航天运载器的纵向振动稳定性问題的时候,发现其推进剂输送系统的动特性起着重要作用。因此确定运载器推进剂输送系统的动特性,特别是确定其一阶自振频率,是我们首先关心的问题。然而在许多关于管道流体的动力学计算中,都将管道自身做为固定不动处理,这对于工业上及民用输水、输油管的计算来说是正确的。但是用于推进剂输送系统就会产生很大的误差,以致导出错误的结论。其原因是(1)推进剂输送管是通过各种弹性支撑系统固定在运载器壳体     

凝胶推进剂管道输送系统流阻特性实验和数值研究

为研究凝胶推进剂的流变特性,建立了两种不同结构的凝胶推进剂管道输送系统模型.在直管流变特性实验基础上,确定了凝胶推进剂的流变参数,采用凝胶推进剂和水对整个凝胶推进剂管道输送系统流动进行了数值模拟,并将结果与输送系统流阻实验的实验值进行了对比分析.结果显示数值计算结果与实验结果吻合较好.     

液体火箭贮箱中的防旋问题

引言液体火箭泄流过程中,防止贮箱内产生穿通旋涡及夹气问题,在型号初步设计阶段就需考虑。由于穿通旋涡带有大量气体夹杂于推进剂之中,易引起涡轮泵气蚀,严重地影响发动机系统的正常运行。实际贮箱在泄流末期往往会出现各种夹气现象,其中最主要的是穿通旋涡和“塌陷”所引起的夹气,解决这些问题将有助于多级火箭采用耗尽关机技术,减少推进     

从随机振动信号中分离出周期分量的方法

本文主要针对液体火箭发动机的随机振动,提出在谱分析时用变带宽的方法取代时域上用自相关函数确定信号的周期与随机分量,以及周期与随机分量分离的方法。用此方法确定的液体火箭发动机的振动特性基本上和美国公布的液体发动机的振动特性一致。液体火箭发动机的不稳定燃烧和脉动推力引起机械的振动,发动机的强噪声引起的声     

轮盘及带叶片轮盘振动分析方法

轮盘及带叶片轮盘的振动问题是航空涡轮机工程发展中最重要的问题之一。为了计算轮盘及带叶片轮盘的振动特性,人们已经进行了许多研究工作。近十年来,随着航空发动机技术以及有限元方法的发展,轮盘及带叶片轮盘的振动分析方法有了很大的发展。本文综述了国外有关轮盘及带叶片轮盘的各种振动分析方法。其中,有限元素法为最强有力的一种分析方法。近年来,在有限元素法中发展了一些新元素(如环形元素,扇形元素等)。若用这些元素来计算轮盘和带叶片轮盘的振动特性,可以大量节省计算机的存贮量和计算时间。因此它们对研究带叶片轮盘组合件的振动是十分有用的。本文介绍了40多篇文献。它们对研究轮盘及带叶片轮盘组合件的振动特性是很有价值的。     

火箭动力学建模中固体发动机混合梁模型研究

提出了固体火箭发动机混合梁模型建模方法,分别建立了固体火箭发动机三维模型、双梁模型和混合梁模型。考虑了推进剂的粘弹性效应,采用复频变模量模型描述推进剂,对三种模型进行了直接频响分析。以三维模型计算结果为标准,对比了混合梁模型和双梁模型的频响曲线,固体火箭发动机混合梁模型与三维模型频响曲线基本一致,而双梁模型与三维模型频响曲线差别较大,证明了与双梁模型相比用混合梁模型模拟固体火箭发动机是更准确的。     

压力环境下固体推进剂含损伤的统一本构研究

为了建立固体推进剂压力环境下的统一的损伤本构方程,利用改进的万能材料试验机对一种固体推进剂在常温下、不同的压力环境进行了准静态拉伸实验。利用ABAQUS软件的二次开发用户材料子程序UMAT接口,根据实验得到的结果及其应力应变响应特征,确定了本构方程中的系数。计算结果说明本构方程能够很好地描述该推进剂在压力环境下的力学行为。     

近地点变轨固体火箭发动机平衡试验

对长二捆近地点变轨固体火箭发动机动平衡用校验转子、工装、空载／满载发动机、卸载／不卸载发动机以及有无喷管发动机等各种状态下动平衡参数进行了试验研究，并对其动平衡在数进行了理论计算。     

小型螺旋桨飞机动力装置特性试验研究

小型螺旋桨飞机的动力装置一般由活塞式发动机和螺旋桨两个主要部分组成。本文用实验验证和理论计算的方法,研究了活塞式发动机和螺旋桨性能传统的估算方法所得到的数据与实测结果之间的偏差,并进一步研究了发动机和螺旋桨性能参数的不同匹配对整个飞机动力装置特性的影响。研究结果表明,传统的估算方法对于装小型活塞式发动机的螺旋桨飞机也是适用的。用传统的估算方法所得到的各种性能数据与实验测试数据比较,相对误差的最大值均低于１０％,这对工程应用来说,是可以接受的。文中还用试验数据和试飞实例说明了对动力装置匹配参数加以优化的重要性。     

固体火箭发动机喷流噪声测量及声场分析

为了研究分析固体火箭发动机喷流噪声特性及其声场分布规律,设计实验发动机,采用LMS数据采集系统及噪声处理软件通过传感器对固体火箭发动机喷流噪声进行实验采集和测量分析.实验结果表明:同一测量位置处,随着推进剂燃温的降低,噪声峰值降低;随着燃烧室压力及喷管出口马赫数的增高,噪声峰值升高;该实验工况下,发动机喷流噪声声压级分布在120~140dB,峰值频率4500~5000Hz.实验结果对固体火箭发动机喷流噪声场的预测提供了实验依据.     

基于ANSYS的飞机发动机压气机叶片模态分析

飞机发动机压气机叶片因振动而导致的疲劳裂纹故障是航空发动机主要故障之一。为了排除叶片的疲劳断裂故障,本文对压气机叶片进行模态分析,获得其模态参数,进而研究发动机的振动特性并对叶片的振动特性进行控制。这可以为飞机发动机压气机叶片的性能评估、结构裂纹检测、疲劳寿命、强度计算、故障诊断等提供依据。     

冲压发动机力学环境特点分析

利用某冲压发动机直连试车试验力学环境测量结果,分析总结了冲压发动机的噪声、振动以及冲击等环境特点和规律,并与常规固体发动机进行了对比,最后与飞行振动环境进行了天地相关性分析,印证了DEF STAN 00-35标准中"强烈建议必须根据飞行测量结果确定冲压导弹的振动试验条件"的结论,可为冲压飞行器的力学环境设计提供参考。     

具有角点的高超音速轴对称钝体头部绕流问题的一种简易解法

钝体头部与后体相接时,往往要出现角点,如果头部的钝度足够大,则在轴对称绕流情况下,音速点即在此角点处。目前求解此种音速点在角点处的钝体头部绕流的直接问题,只有积分关系式法才较精确,但该法须对沿激波层积分得的近似常微分方程组进行数值解,而且所给的二点边界条件中的一点,须按另一点的边界件条用逐步逼近法确定得,整个求解过程很繁琐且费时,而且在角点隣域进行数值积分时困难很大,见文献[7,8]。 鉴于此种情况,本文提出一种简易而又能具有数值解法精确度的实用计算方法,它系以积分关系式法的一级近似常微分方程组为基础,将头部激波用多项式来逼近,利用通过激波的气体貭量守恒关系式,激波的几何关系式以及物面驻点与音速点处的己知条件,直接确定得这种有角点钝体在高超音速轴对称绕流情况下,头部脱体激波的位置,形状以及头部上的压力、速度与速度梯度的分布。在求解过程中全部采用简单的数学分析与代数运算方法,方便且省时。 本文方法适用于任意形状的头部。文中对平头钝体进行了详细计算,从该算例中可见按本文方法所计算得的激波位置系位于一,二级近似的数值解之间,而所得的压力分布则要较一、二级近似的数值解为佳而更接近于实验值。     

涡扇发动机风扇配平方法的优化

本文介绍了以单一振动传感器振动数据为基础,运用三圆配平方法对风扇转子进行配平的基本思路,提出了基于多组振动数据的涡扇发动机风扇配平方法,给出了通过多个振动传感器或多个飞行航段所获取的振动数据进行配平计算的方法,解决了早期的机载振动设备不具备提供发动机风扇配平解决方案的实际困难。该方法同样适用于安装了现代机载振动设备且具有多个振动传感器的涡扇发动机风扇配平。     

试探非比例阻尼线性振动系统的参数识别

本文提供了用复频率、复振型识别非比例阻尼线性振动系统参数的方法。主要内容有: 1.用复频率、复振型建立自由振动状态方程。 2.用已建立的自由振动状态方程确定系统的固有频率、固有振型。 3.引入用实验得到的柔度矩阵,建立强迫振动状态方程及确定系统的M,K、C。 4.为了验证所提出方法的可靠性,进行了两个计算机模拟实验,结果与正确解符合甚好。     

燃烧室构型对超燃冲压发动机性能影响研究

对 8种进口M数为 2 .5的超燃冲压发动机模型燃烧室在各种驻点条件和燃料总体当量比下进行了实验 ,燃烧室构型、燃料壁面注射、支板注射、凹腔火焰稳定结构对发动机的性能影响进行了研究。一维简化模型进一步提出用于数据处理与分析 ,计算与实验结果基本上一致 ,对影响燃烧效率与总压损失的各因素进行了讨论。     

固体火箭发动机绝热层脱粘的红外热像检测规律

闪光灯激励的红外热像检测法是一种非接触式的光学无损检测技术,有望应用于固体火箭发动机绝热层脱粘的在线检测。为了推进该技术在固体火箭发动机绝热层脱粘检测中的应用,用数值模拟和实验方法研究了固体火箭发动机绝热层脱粘脉冲热像检测的规律,得到了决策参数与结构参数之间的定量关系;提出了检测极限的确定准则,并计算了脱粘大小和深度(绝热层厚度)的检测极限;提出了脱粘尺寸的测量方法及误差修正公式。所得的方程、数据和结论为固体火箭发动机绝热层脱粘的红外无损检测提供了科学依据和操作准则。     

编者的话

随着科学技术的发展,振动问题的研究愈来愈为人们所重视。特别是航空、航天工程,飞行器在各种飞行环境中可能产生各种振动问题,往往导致严重的后果。大气紊流、发动机、直升机旋翼等多种振源引起强迫振动,突风、着陆、机炮产生动力响应,以及各种动力不稳定问题(如飞机颤振、直升机“地面共振”等),不仅影响到飞行器的结构强度和飞行品质,而且直接关系到飞行器的性能,威胁到飞行的安全。同时,由于发展了主动控制技术,还带来了新的受控结     

ITD时域识别法和自由振动信息综合

研究了动力系统模态参数的ITD(Ibrahim Time Domain)识别法原理,指出它的实质在于自由振动函数列阵u(t)按模式以最小二乘拟合矩阵A和B。讨论了以虚拟站扩展有效测量站和设置过量待识别模态吸收测量噪声的细节。 提出了自由振动信息综合的概念。指出:在测量站位置和数量一定的条件下,不同来源的位移、速度和加速度自由振动时间历程或它们的时移后的时间历程的线性组合,都可以作为一个供识别计算用的“自由振动”。这样,在一次识别计算中,将可以充分利用手头有的一次或多次实测数椐,使模态参数识别更完全或提高信噪比。重点研究了一次自由振动数据的综合:自由振动信息随机减量,并提出设置一个新的用户选择参数NRNDEC(Number of Random Decrement Times)——随机减量次数。 提出了两种检验识别得的模态参数可靠性的方案:1.在实测自由振动信息中混入若干个人为的“检验模态”;2.模态分量因子识别和自由振动预计。前者是把计算机模拟识别试验成果用于实际识别的桥梁,很简单,但很直观,很有效。