考虑尾流影响的降落伞弹射拉直过程研究

降落伞的弹射拉直是其工作的第一个也是至关重要的一个环节。航天器在超声速状态下的尾流性质也非常复杂,因此,如何考虑前体航天器尾流对降落伞弹射拉直过程的影响是一个值得研究的问题。文章首先采用CFD方法计算出航天器的超声速尾流数据,然后建立降落伞弹射拉直过程的动力学模型。由于降落伞的拉直过程持续时间很短,故在研究过程中将连续尾流离散化为不同时刻的尾流,仅考虑尾流气动力对降落伞弹射拉直过程的影响。具体方法是将弹射拉直时刻计算的航天器尾流区速度场叠加于弹射分离降落伞伞包的空速上,计算考虑航天器尾流影响的伞包气动力,然后通过动力学仿真研究航天器尾流对降落伞弹射拉直过程的影响,重点研究了对伞包运动稳定性的影响。利用该方法对典型工况超声速尾流影响下的降落伞弹射分离过程进行了动力学分析,重点分析了尾流对伞包的运动轨迹和姿态的影响,研究方法和结论对稳定伞弹射拉直过程的验证评估具有重要的参考价值。     

整流罩弹射筒力学特性工程估算

在理论分析和试验的基础上,给出了一种整流罩分离过程中弹射筒分离力的工程估算方法。认为弹射筒达到最大压力后,力-位移关系近似符合等温变化规律。由此可根据地面小车试验的力-时间曲线,通过MSC.ADAMS建模分析获得弹射筒的力-位移曲线,以及整流罩的相关分离参数。整流罩分离地面试验表明,该方法的计算结果与实际较吻合。     

降落伞最小弹射分离速度的计算方法

作为气动减速装置的多级或单级降落伞系统,一般利用火工作动装置实现第一级或者单级降落伞的弹射分离,但必须确保足够的弹射分离速度才能为降落伞的充气张满创造好条件,以确保随后降落伞系统依次完成设定的工作程序。此降落伞最小弹射分离速度是降落伞系统设计的关键参数之一。文章针对降落伞弹射拉直过程的一般特点,基于一定的合理假设,介绍了两类降落伞弹射拉直过程的基本动力学模型,分别为二维平面简化模型及三维弹簧阻尼模型。利用二维平面简化模型可得出降落伞最小弹射分离速度的计算公式,利用三维弹簧阻尼模型可以进一步详细分析弹射分离速度的影响。文章给出了利用此两类模型的一个应用算例,用于对某火星进入器的单级降落伞所需弹射分离速度进行分析。基于文章的动力学模型可以对降落伞的拉直过程进行计算分析,并确定降落伞的最小弹射分离速度,从而为降落伞系统的方案设计提供参考。     

弹射筒的原理和设计

弹射筒是航天火工装置中的一种,它的结构简单用途广泛,能对弹射物体产生力和运动速度。文章主要介绍通过不同装药设计控制弹射筒的性能,以便满足用户的使用要求。     

CO2用于气动弹射的可行性分析

针对传统气动弹射介质空气做功能力不足的问题,提出采用CO_2作为新型气动弹射介质。基于质量守恒和能量守恒定律建立了以CO_2为弹射介质的弹射热力模型,并使用该模型对比分析了CO_2和空气作为弹射介质对于弹射性能的影响。得到了弹射过程中高低压室内介质状态以及飞行器运动参数的动态变化过程。与空气相比,CO_2具有更大的做功能力。相同的热力状态下弹射相同质量的飞行器,使用CO_2可获得更大的出筒速度。CO_2作为弹射工质对于大质量的飞行器优势明显,在不减小出筒速度的情况下,使用CO_2可使负载质量提升50%以上,验证了CO_2作为弹射工质的可行性。     

弹射筒的原理和设计

弹射筒是航天火工装置中的一种，它的结构简单用途广泛，能对弹射物体产生力和运动速度。文章主要介绍通过不同装药设计控制弹射筒的性能，以便满足用户的使用要求。     

筒射型导弹弹射动力装置火药有用能利用系数研究

对筒射导弹弹射动力装置与发射筒之间三种不同安装方式的火药有用能利用系数进行分析计算，绘出其变化规律曲线，为导弹弹射动力装置设计者在选择安装方式之后计算装药量提供设计参考，有助于简化燃气一蒸汽弹射动力装置的研制过程。     

复合材料薄壁筒的数值模拟及实验验证

采用Ansys有限元软件,对以碳纤维/高硅氧玻璃纤维/酚醛树脂为材料,采用缠绕工艺制造的有导轨薄壁筒进行了弹射物筒内弹射阶段动态分析,与试验数据进行对比,说明采用该方法进行数值模拟,结果准确,可作为工程及设计参考。     

水下弹射筒口气泡及载荷特性数值研究

水下弹射是水下运载器发射的重要方式,弹射工质气体形成的筒口气泡对相邻设备安全有着重要影响.为明确国内外广泛关注的一筒多弹水下弹射筒口气泡演变过程及载荷特性,利用雷诺平均的计算流体力学方法和嵌套动网格技术,建立水下弹射两相流动非定常数值计算模型,并经实验测量数据校验后,对一筒三弹水下弹射流动和载荷状态进行数值研究.研究结...     

某卫星整流罩分离仿真分析

基于多体动力学用MSC/Adams软件建立了卫星整流罩分离模型.仿真获得了卫星整流罩分离角速度、旋转角和旋转铰链力载荷;分析了不同弹射筒峰值压力和不同铰链构型的分离.结果发现:铰链构型对卫星整流罩两半罩分离脱钩角的影响较大,而峰值压力几无作用.另发现,若适当加大弹簧推力器蓄能,可在运载火箭关机时用轴向过载的骤降效应实现卫星整流罩分离,提高卫星整流罩分离可靠性.     

含微裂纹的固体导弹弹射筒的可靠性研究

为了对含微裂纹的固体导弹弹射筒进行可靠性评估，从断裂力学的角度，对随机载荷作用下的钢制弹射筒裂纹累积损伤进行了分析和研究，建立了裂纹累积损伤失效物理模型。在此基础上应用蒙特－卡罗方法对算例进行仿真计算，并分析了影响弹射筒可靠性的因素。结果表明，初始裂纹的大小是影响弹射筒可靠性的主要因素，这与实际结果较符合。     

连续推力机动轨道优化设计的贝塞尔曲线法

提出一种基于贝塞尔曲线的平面机动轨道设计方法。该方法将贝塞尔曲线方程与轨道形状方程相结合，利用得到的复合函数作为轨道方程来对机动轨道进行数学描述；通过约束条件获得可行的机动轨道族，由控制点设计给出具体的优化变量，将累积速度增量作为优化指标函数；并利用优化算法完成参数优化，从而得到最优机动轨道。最后针对设计的机动轨道推力峰值较大的问题，进一步提出了分段贝塞尔曲线法，在降低推力峰值的同时，可进一步降低燃料消耗，并在平面机动转移轨道设计的基础上，通过梯度下降对自由控制点进行修正，解决了考虑时间约束的平面轨道交会问题。     

在轨释放、分离载荷动力学仿真研究

某些航天器需要在飞行过程中释放、分离载荷,由此涉及的动力学问题,关系到航天器平台与载荷的控制。文章主要对此类航天器的多体动力学问题进行研究,基于机械系统动力学仿真分析（ADAMS）软件平台建立了包括航天器平台、载荷和两类分离机构等在内的仿真模型,通过对三种在轨释放、分离载荷方案的分离过程动力学仿真结果对比分析以及参数化仿真分析,为载荷释放、分离方案设计提供参考。     

考虑燃气引流的燃气弹射开盖载荷研究

建立一种带有导流槽装置的考虑燃气引流冲击开盖的新型燃气弹射系统模型,采用燃气弹射试验验证了数值计算方法的可靠性,在此基础上,计算得到弹射过程流场、筒盖载荷、弹体内弹道曲线变化规律,研究了改变导流槽深度对开盖载荷的影响。结果表明,发射筒与弹体间隙之间的压强呈现不断增加的趋势,且压强的扩散速率比温度更快;当导流槽深度为20 mm时,弹体加速度在低压室燃气动力作用、弹体运动和导流槽导流区域变化共同作用下呈现先上升、后下降、再急剧上升的变化规律,弹体速度和位移均呈现上升规律,筒盖最大压强达到0.24 MPa,满足发射开盖载荷设计要求。随着导流槽深度减小,导流槽封闭时间提前,筒盖最大压强不断降低,当导流槽深度不小于12.5 mm时,均可满足开盖载荷要求。     

探月返回器伞舱盖拉伞包动力学模型

文章针对探月返回器伞舱盖弹射分离后出现的物理现象,建立了伞舱盖弹射分离拉伞包过程动力学模型,复现了伞舱盖弹射分离试验中观察到的伞包追赶伞舱盖现象,比较了地面静止弹盖条件及飞行条件下拉伞包过程的异同,分析了主要设计参数对拉伞包过程的影响。研究表明,对于现有弹盖系统,伞包拉出后均存在追赶伞舱盖的现象,并且这一现象无法通过调整弹射分离速度、伞舱盖质量及连接点位置得以避免。     

活塞式水平弹射装置内弹道性能研究

水平弹射装置主要用于空基导弹武器的发射,提高其弹射内弹道性能对武器的成功和安全发射具有重要意义。针对某活塞式水平弹射装置的内弹道工作过程进行了研究,建立了弹射工作过程的力学分析模型,并结合零维内弹道理论,完成了内弹道数学模型的构建。基于MATLAB软件编制了计算程序,采用四阶龙格-库塔法求解其内弹道方程组,并能够根据所设计的弹射药型模拟计算高、低压室压强曲线和导弹运动规律。同时,考虑点火过程对弹射的影响,建立了引燃药柱的燃烧模型,对内弹道仿真计算程序进行了优化,并将优化后的内弹道程序计算结果与试验数据进行了对比。结果表明,仿真计算结果与试验曲线吻合较好,误差在5%以内,可为同类型的水平弹射内弹道性能预测提供理论指导和借鉴。     

多级活塞缸式燃气弹射内弹道的研究

基于计算流体力学方法,建立了多级活塞缸式燃气弹射模型,采用动态网格分层技术模拟导弹的运动,研究了活塞缸的展开过程、流场变化以及内弹道特性,并将活塞缸式弹射内弹道结果与燃气弹射和零维内弹道结果进行对比。结果表明,在弹射过程中,低压室内压强分布较为均匀,温度接近燃气总温,热环境较为恶劣;随着活塞缸逐级展开,导弹运动的加速度呈阶跃式下降,弹射共持续0.74 s左右,且整个弹射过程中导弹所受过载不超过8 g;活塞缸式弹射与零维内弹道计算结果变化趋势基本吻合;在相同初始条件下,采用燃气弹射的导弹的运动加速度和速度均大于多级活塞缸弹射,采用活塞缸弹射方式,导弹承受的过载更小,弹射过程更平稳且能有效利用空间,结构更合理。     

中厚板147铝合金焊接规范的试验

用147铝合金材料研制的弹射筒,对焊缝质量提出了特殊要求,为选择合理的工艺规范而进行了试验,经强规范施焊和弱规范施焊对比试验后,优选出最佳规范,辅之以补焊措施,从而提高了焊接质量。     

卫星承力筒结构的模态试验方法探讨

文章详细阐述了某型号卫星承力筒结构的模态试验设计及试验实施过程中所取得的实践经验。采用单点随机激励法、两点随机激励法、单点步进正弦扫描激励法均能得出较准确的航天器结构主频。较好的办法是:为获取大型航天器结构的一阶主频,可先采用单点随机激励法得出结构主频,然后采用单点步进正弦扫描激励法进行数据结果的验证;为获取大型航天器结构的高阶模态参数或结构阻尼系数,应采用两点或两点以上的模态试验激励方法,使激励输入能量平均且更接近于航天器结构实际受力工况。文章中对承力筒结构模态试验设计及方法的探讨对大型航天器的结构模态试验具有借鉴作用。     

基于羽流效应分析的航天器发动机布局设计研究

为解决由航天器姿控发动机等带来的羽流热效应问题,文章通过仿真得到了在不同的发动机布局下航天器表面的羽流热流密度分布情况,通过增大发动机的推力线角度和安装点高度,可以使得发动机羽流核心区远离航天器表面,从而降低喷流对航天器表面的加热效应。综合考虑控制力矩及推力损失、布局包络和发动机支架设计等因素,对某航天器发动机布局进行了优化设计及羽流热防护设计。