深空导航系统状态描述形式的选取问题研究

深空导航系统的状态描述采用轨道六根数还是位置速度是一个重要问题。首先根据两种描述下的非线性特性和空间结构特性,研究了导航算法中涉及的状态方程、观测方程和导航系统适用的非线性Kalman滤波器。然后引入非线性强度理论,分析了两种描述形式对导航系统可观测性的影响,解释了描述形式不同时可观测性不一致现象。最后以深空巡航段导航为例对上述理论进行了仿真验证,结果显示基于适当的滤波器,采用轨道根数描述状态时的导航系统具有较高的导航精度和计算效率。因此深空导航特别是巡航段导航应优先使用轨道根数描述状态,但是在判断系统可观测性时要首先判断非线性强度问题。     

高雷诺数下交叉圆柱涡激振动的数值分析

基于能量捕获应用场景,利用数值仿真的方法研究了高雷诺数下交叉圆柱的涡激振动(Vortex Induced Vibration, VIV)现象。首先建立了三维VIV数值模型,通过与已有文献试验数据对比验证了该数值模型的准确性。进而在该模型的基础上,对交叉圆柱的VIV进行了仿真研究,并与普通圆柱做了对比分析。研究发现,受竖圆柱的影响,交叉圆柱在中低流速的涡强度有所减小,使低流速下的柱体振幅减小,启动流速变大;在中流速范围,涡脱落位置的改变,使得振幅增加;在高流速范围涡强度和涡脱落位置变化并不明显,振幅也与普通圆柱相近。     

旋流强度对甲烷/空气预混火焰CIVB回火的影响

为了研究旋流强度对甲烷/空气预混火焰燃烧诱导涡破碎(CIVB)回火的影响,以便深入理解CIVB回火的机理进而抑制回火,采用二维轴对称模型,并使用用户自定义函数(UDF)修改动量守恒方程来模拟旋流,得到了甲烷/空气预混火焰在不同旋流数下的CIVB回火极限,通过负切向涡量和流动不稳定理论分析了回火过程中的涡破碎。结果表明,对于无中心体旋流预混喷嘴中甲烷/空气火焰的CIVB回火,旋流数从0.409增加到0.416,先促进回火后抑制回火;对于同一个喷嘴结构,不同旋流数下发生CIVB回火时流场满足相同的涡破碎条件,即负切向涡量最大值约为5.5×10~4s~(-1),从宏观尺度分析其实质是流动不稳定扰动因子相同。     

C/C复合材料螺栓受拉破坏模式分析

文摘采用试验的方法研究了两种不同结构C/C复合材料螺栓的拉伸破坏形式。结果表明,螺栓头的结构决定了其破坏模式。对于受拉而导致的螺栓头剪切破坏,不是由单方向的层间剪切和面内剪切决定,而是两个方向剪切综合作用的结果,因此细化螺栓头结构设计能最大程度发挥复合材料的力学性能极限。     

超燃冲压发动机推力控制系统仿真研究

超燃冲压发动机是最具发展潜力的高超声速飞行器动力装置,具备性能优良的推力控制系统才能保证飞行器的安全自主飞行。为了实现在不同马赫数下的推力特性数值分析,根据飞行坡面建立由前体、进气道、隔离段、燃烧室和尾喷管组成的发动机模型,并通过发动机进、出口的气流动量变化来推算发动机推力。同时为保证推力系统的稳定,根据经典控制算法设计了燃油内环PD控制回路和推力外环PI控制回路。闭环仿真结果表明:该推力控制系统的控制效果良好,能较好地模拟真实控制回路。     

舰载机蒸汽弹射起飞数值计算分析

为得到舰载机蒸汽弹射起飞过程中速度和加速度等参数的变化规律,在考虑弹射系统的特性参数、蒸汽泄漏、风速和风向等因素的基础上,构建了蒸汽弹射起飞数学模型。利用所建立的数学模型对弹射起飞过程进行了数值模拟计算。分析结果表明:所建立的数学模型合理可靠,数值计算与试验结果之间的误差小于0.92%;蒸汽初始压力、蒸汽泄漏量、汽缸半径和汽缸数等参数对飞机起飞速度和加速度影响明显;逆风条件对起飞有利,且风速越大飞机起飞所需的推力越小。     

基于广义逆控制的飞控系统鲁棒性

本文基于广义逆控制的飞控系统,提出了基于广义逆控制的飞控系统框架,分析了控制系统的不确定性以及在控制效能矩阵存在不确定性时的飞控系统鲁棒性问题。为解决当前开环广义逆控制系统的控制误差和不稳定,建立了基于闭环反馈的广义逆控制系统,由此实现了飞控系统的鲁棒性设计。针对某型先进飞机的不确定性问题进行了开环和闭环控制的对比仿真验证,仿真结果表明基于闭环广义逆控制的设计方法能够有效解决控制效能矩阵存在不确定性时的系统鲁棒性问题,实现飞控系统的稳定性设计,对广义逆控制方法在实际工程中的应用起到了积极的推动作用。     

应用有色Petri网的复杂系统四性一体化综合评估方法

为避免复杂系统以可靠性、维修性、测试性和安全性为四性的设计中仍存在"割裂"现象,在确定四性一体化基本参数的基础上,约束可靠性等四性单性指标,建立了基于有色Petri网的复杂系统四性一体化综合评估方法。在JAVA环境下,基于有色Petri网,利用工具PIPE分别建立了复杂系统结构有色Petri网模型和综合评估有色Petri网模型,形成四性一体化综合评估有色Petri网模型。变迁触发时,将复杂系统的四性状态分为3类并分别染色。根据库所中的托肯颜色,判断复杂系统各项指标满足情况以及所处状态。重复迭代评估,实时跟踪复杂系统四性所处状态,实现四性一体化综合权衡设计。算例证明,四性一体化综合评估方法全面合理,验证了方法的有效性和准确性。     

不锈钢梯形内螺纹振动辅助冷挤压试验探究

针对目前不锈钢梯形内螺纹的加工多采用车削,由此造成螺纹的表面强度和硬度不高,疲劳寿命有限,在高温高压等极端环境中可靠性得不到有效保证这一现象,提出了一种基于振动辅助的不锈钢梯形内螺纹冷挤压成型技术。采用振动辅助内螺纹冷挤压机床,开展了振动辅助不锈钢梯形内螺纹冷挤压试验探究。试验表明,加工出的内螺纹牙高率达到93.2%,表层显微硬度达到300HV以上,牙面的表面粗糙度为Ra0.53μm,牙形和表面质量相比于传统车削加工出的内螺纹均有了较大提升。     

带金属接头的复合材料壳体内压变形分析

采用数值方法对某2 m纤维缠绕壳体封头在内压作用下的位移进行了分析。采用层合单元建立该纤维缠绕壳体封头的变厚度数值分析模型,得到壳体内压作用下的变形模式。数值分析结果与水压试验得到的封头位移数据基本吻合。研究结果表明,带金属接头的复合材料壳体开口尺寸决定了前后封头的位移模式。前封头以复合材料部分的内压变形为主,在距离极孔约400 mm位置处发生最大位移,其值为21.8 mm。后封头以金属部分的内压变形为主,在后堵盖处发生最大位移,其值为30.4 mm。