基于激光高速通信信号的精密测量方法与性能分析

随着天基定位、导航、授时（Position,Navigation and Time,PNT）系统和天地一体化信息网络的建设,利用星间链路实现高速通信和高精度测量,构建天基信息网络和维持天基时空基准,对星间链路的发展提出了更高的要求。激光波束窄,方向性好,抗干扰能力强,可以实现更高的信息传输和更高的测量分辨率。通过激光星间链路的通信测量一体化设计,实现通信与测量功能的高度融合,共用相同的物理信道和信号设计,将会极大地提升系统性能,降低系统复杂性,从而实现载荷的小型化设计,这已成为星间链路的发展趋势。针对通信与测距一体化的需求,文章设计了基于高速通信信号的激光测量通信一体化方案,并对测量性能进行了理论分析;采用激光测量验证系统,对理论分析进行了验证。实验表明,在1Gbit/s的通信速率下,星间测量精度优于1mm,相比于目前微波星间链路测量,精度提升了30倍。     

三元乙丙橡胶绝热层老化性能试验研究

为了准确获得某固体火箭发动机燃烧室三元乙丙橡胶绝热层长期常温库房贮存的老化情况,分析总结绝热层的老化规律,准确预估出绝热层使用寿命,通过加速热老化试验方法,测定了不同试验温度和周期内绝热层的拉伸强度、延伸率、粘接强度、硬度等力学性能数据.研究发现拉伸强度、粘接强度、硬度随加速热老化时间、温度变化不大;而不同温度下的绝热层延伸率随着不同老化周期有不同的变化趋势.对加速热老化试验的延伸率进行多点外推(寿命方程)处理,结果表明在20℃下该绝热层回归值的95%置 信下限对应贮存期下限为17.69年.     

激光燃速仪排烟改进措施的研究

本文分析了激光燃速仪中影响排烟的各种因素,给出了同步跟踪条件,并根据流场分析计算的结果,改进了燃烧室内部结构和进气设备,以及电路和光路,解决了排烟问题,使实验压力由原来的1MPa提高到6.4MPa。     

磁场压缩波动幅度对卫星磁强计零位标定影响的数值仿真

文章通过数值仿真分析了在不同压缩波动相对幅度条件下用Davis-Smith方法计算磁强计零位补偿的误差特征。结果表明,随着压缩波动相对幅度的减小,零位补偿的误差有减小的趋势;如果磁场某一分量中存在和压缩波动频率相同的波动,且幅度与压缩波动幅度相当,则该分量的零位补偿误差相对较大。因此,建议磁场波动与压缩波动的平均波动幅度之比的参考值在5～10之间,且参考值取得越大,零位补偿误差越小。     

月球极区着陆环境特性对比及探测建议

基于已有的月球探测数据,对月球极区和中低纬地区的环境差异,以及月球南极和北极的地形、坡度、光照、撞击坑分布等着陆探测相关环境进行了对比研究。结果显示:相比月球中低纬地区,极区地形起伏更大、平均温度更低;月球南极整体地形起伏和坡度比北极更大,着陆难度更高;月球南极的永久阴影区集中度更高,单个永久阴影区的面积更大,而永久阴影坑是赋存水冰的最佳位置,因此南极更易获得相关探测成果;月球南极的长期光照区范围要明显大于北极,可为探测器的能源需求提供更好的保障。文章综合以上研究成果认为,从探测目的和维持长期探测的需求角度出发,月球南极着陆环境优于北极和中低纬地区。     

带第三流路辅助进气的引射喷管流动特性研究

为避免低落压比条件下引射喷管内气流过膨胀,本文研究了第三流路辅助进气门开启状态下引射喷管的内流特性,分析了飞行马赫数为0,主喷管落压比为2.1,次流流动状态分别为回流和顺流对引射喷管流动特性的影响规律,并获得了不同辅助进气门开度下次流通道的最小顺流压比。结果表明：当次流为回流状态时,逐渐增加辅助进气门开度,主流过膨胀程度逐渐降低,第三流路流量的增加使剪切层内动量传递效率提高,引射喷管的推力系数从0.60提升至0.73;当次流为顺流状态时,随着辅助进气门开度的增加,次流流量减少,主流过膨胀程度逐渐增大,第三流路流量的增加使剪切层内动量传递效率降低,推力系数则从0.97下降至0.75。次流为顺流状态时引射喷管的推力系数整体高于次流为回流状态,因此当次流处于顺流状态时引射喷管取得更优的推力性能。但在低马赫数状态下,次流流动极有可能出现倒流,此时适当增加辅助进气门的开度有益于改善推力性能。随着辅助进气门开度逐渐增大,次流的最小顺流压比呈逐渐上升趋势。     

针栓式喷注单元雾化角模型分析

为了实现不同径向孔形的针栓式喷注器雾化角的准确预测,从动量守恒方程出发建立了液膜撞击液膜和液膜撞击液束的雾化角理论修正模型。对于液膜撞击液膜的喷注单元,模型中通过理论推导引入了2个变形因子,将撞击的几何变形效应与雾化角关联;对于液膜撞击液束,通过引入阻塞率定义有效撞击动量比,同时将液束入口孔形的影响隐含考虑在变形因子中,最后根据高速摄影试验结果和数值仿真结果获得了对应的变形因子组合系数,使得新的雾化角模型适应性更广、准确性更高。结果表明：引入变形因子和阻塞率的理论模型预测值与试验及数值仿真结果吻合很好;对于液膜撞击液膜,变形因子基本维持在0.9~1.1,根据试验结果及仿真结果,变形因子推荐值为C₁=0.99和C₂=1.06;对于液膜撞击液束,变形因子推荐值为C₁=0.75和C₂=1.25。该模型根据实际出口的轴向动量和合成总动量计算雾化角,隐含考虑了撞击作用造成的影响,较根据撞击前入口的轴向动量和合成总动量计算雾化角的常用模型预测值准确度显著提高,为针栓式喷注器的理论研究和工程设计提供了重要参考。     

转子倾斜对交错式迷宫密封动静特性的影响

建立了交错式迷宫密封数值分析模型,并通过基于微元理论的密封动力特性系数理论识别方法研究了转子倾斜对密封动静特性的影响。结果表明：转子倾斜可降低交错式迷宫密封泄漏量,倾斜角为0.6°时泄漏量降低约2.5%,且进出口压比越大,效果越显著;转子倾斜带来的交错式密封腔室几何形状与齿径向间隙变化使得腔室在周向存在压力分布不均,且随倾斜角增加而增大;密封各腔室对系统稳定性影响规律不同,与交错式迷宫密封腔室的几何特性有关,密封腔室进口靠近转子、出口远离转子的腔室局部出现逆转动方向的速度场,能提高密封系统稳定性,而密封腔室进口远离转子、出口靠近转子的腔室则降低系统稳定性;整个密封段的有效阻尼随倾斜角增大而增大,转子在密封段中心倾斜不会降低交错式迷宫系统的稳定性。