固体燃料ATR涡轮/压气机匹配方法研究

为了获得固体燃料空气涡轮火箭发动机(SP-ATR)中涡轮和压气机的匹配工作特性,建立了涡轮和压气机的工作特性模型,根据SP-ATR转速、功率和背压平衡的工作特点,分别基于涡轮和压气机的工作环境先后采用两种不同的方法完成了二者的匹配。对比两种匹配方法得出结论:(1)基于涡轮的匹配方法与转速稳定过程一致,可确定特定飞行环境中发动机的转速;(2)基于压气机的匹配方法需要条件更少、适用范围更广,可用于特定转速调控方案下驱涡燃气流量的确定。两种匹配方法的计算结果相对Ax STREAM仿真结果的最大误差为10.75%,两种匹配方法的计算结果相差不超过8%。将建立的匹配方法应用于HARM弹自主爬升飞行过程,得到SP-ATR驱涡燃气流量的定量调控规律。     

Aerodynamic optimization design for high pressure turbines based on the adjoint approach

A first study on the continuous adjoint formulation for aerodynamic optimization design of high pressure turbines based on S2surface governed by the Euler equations with source terms is presented.The objective function is defined as an integral function along the boundaries,and the adjoint equations and the boundary conditions are derived by introducing the adjoint variable vectors.The gradient expression of the objective function then includes only the terms related to physical shape variations.The numerical solution of the adjoint equation is conducted by a finitedifference method with the Jameson spatial scheme employing the first and the third order dissipative fluxes.A gradient-based aerodynamic optimization system is established by integrating the blade stagger angles,the stacking lines and the passage perturbation parameterization with the quasi-Newton method of Broyden–Fletcher–Goldfarb–Shanno(BFGS).The application of the continuous adjoint method is validated through a single stage high pressure turbine optimization case.The adiabatic efficiency increases from 0.8875 to 0.8931,whilst the mass flow rate and the pressure ratio remain almost unchanged.The optimization design is shown to reduce the passage vortex loss as well as the mixing loss due to the cooling air injection.     

固体燃料空气涡轮火箭发动机工作模式

根据SP-ATR目前存在的燃气难以兼顾清洁和富燃的问题,文章提出将原本由1股燃气单独承担驱动涡轮和补燃功能的工作模式分解为由2股燃气分别担负驱涡和补燃功能的工作模式。通过对比分析该工作模式的SP-ATR和固冲发动机、涡喷发动机工作特点,提出了适合该形式SP-ATR的性能计算模型,得到其飞行包线,发现该SP-ATR工作包线宽广,可完全包含涡喷和固冲发动机的工作包线。在此基础上,计算得到了SP-ATR在不同空域和速度条件下的飞行性能及变化规律:(1)随飞行高度和速度的增加,其比冲、比推力增加,但性能随外弹道变化幅度较小,整个工作范围性能稳定;(2)在近地面和低空SP-ATR均可实现低空亚音速盘旋和5 km高度以上的超音速飞行,且在比冲高于6 700 N.s/kg,同时保持比推力大于1 100 N.s/kg;(3)高空SP-ATR工作高度速度范围宽,比冲性能与冲压发动机相当,比推力为冲压发动机的2倍,相同飞行速度条件下飞行高度增加比冲增加、比推力增加,具有在更高高度巡航潜力,高空性能优势明显。     

大型回流边界层风洞的气动与结构设计

大型边界层风洞是开展风工程研究的必备装备。以浙江大学ZD-1边界层风洞的研制为背景,详细介绍了大型回流边界层风洞气动设计和立式结构设计中的关键问题,在风洞气动设计时采用了收缩比为4∶1的单回路单试验段气动轮廓,在试验段中设置了0．22°的当量扩散角,对拐角导流片外形作了特殊处理,并采用钢结构与混凝土结构相结合的立式结构。流场校验结果表明,大型回流边界层风洞的气动与结构设计能满足设计要求,某些指标甚至达到航空风洞的标准,在试验段中设置扩散角有利于降低轴向静压梯度,立式结构设计对提高试验段气流的水平均匀性有一定的作用,可为今后类似风洞的研制提供参考。     

电离层顶部电子含量对GNSS电离层层析的影响分析

卫星信号射线上的总电子含量(slant total electron content, STEC)是像素基全球卫星导航系统电离层层析(computerized ionospheric tomography, CIT)建模的必要数据来源，但电离层层析通常忽略1 000 km以上的顶部电子含量，为弄清这部分电子含量对层析结果的影响，利用NeQuick2模型计算站星视线上的STEC与其在电离层区域内的STEC比值来改正原始数据，并分别利用改正前后的STEC进行电离层层析。结果显示，电离层顶部电子含量占比约为10%，白天占比略大于黑夜，与测高仪站的数据相比，改正后的均方根值比改正前提高了20%以上；与Swarm卫星提供的电子剖面数据对比，改正后的层析结果精度较改正前提升了19.6%左右，且该方法受地磁扰动影响较为明显。总的来说，利用CIT进行小尺度电离层探测，可较直观地看出，顶部电子含量对层析结果的影响较大，需要采取相应手段予以剔除。     

温度对液体中超声速度的影响

本文导出了超声波速度同液体压缩系数及密度关系，研究了压缩系数及密度与温度的关系，进而研究了温度对声速及声时的影响，用实验测量了不同的液体成份下的声时同温度的关系，从而提出了进行液体成份分析所必需的参量，对用超声波分析液体成份提供了理论依据，对提高产品质量及实现工业在线检测有一定的实用价值。     

电机瞬态转速测试

介绍了一种利用单片机和光电转速传感器来测量电机瞬态转速及电机转速变化过程的方法。该方法简单、反应时间快、准确度高。     

纳米硅薄膜的氧化特性

将ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ薄膜进行等离子和高温氧化处理，测量了样品的氢，氧含量，Ｒａｍａｎ谱，红外吸收谱，光致发光（ＰＬ），结果表明两种氧化方式都将氧掺入薄膜中，但不同处理方式氧在薄膜中的键合形式不同Ｒａｍａｎ谱表明氧化处理对薄膜中晶粒大小及晶态比没有影响，用晶粒－表面模型对氧化引起的光致发光（ＰＬ）蓝移进行了解释。