基于大涡模拟的压缩拐角激波/边界层干扰研究

为了提高对激波/边界层相互干扰的基本理解,采用大涡模拟(LES)对来流马赫数Ma=2.9,转角为24°的压缩拐角激波与湍流边界层相互干扰进行了研究。采用回收/调节方法作为入口湍流生成技术,并在超声速平板湍流边界层上进行了验证。采用涡识别方法和数值纹影图等流动显示方法,研究了干扰区内激波与边界层相互干扰的结构变化特征。通过对比分析湍动能和雷诺正应力在不同流向位置的分布规律,研究表明:经过激波干扰后湍动能主要集中在边界层的外层,并在拐角附近形成一个低湍动能区;雷诺正应力流向分量和法向分量在边界层内的分布呈现为单峰结构,而展向分量呈现为双峰结构。运用间歇因子对分离激波的大尺度流向运动进行研究,发现激波围绕着平均分离点作前后运动,运动的尺度等于进口湍流边界层厚度的72%。证实了拐角下游G?rtler流向涡对的存在,并对其展向分布和空间演化特性进行了详细研究。     

CFRP三维铣削仿真模型的建立及层间损伤分析

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有层间结合强度低、各向异性等特点,切削过程中易产生层间损伤。为了对CFRP铣削加工过程中的层间应力、层间损伤进行研究,建立了复合材料三维铣削仿真模型。该模型在结构上采用等效均质建模,层内单元利用VUMAT子程序建立了三维Hashin起始失效准则以及损伤演化过程模型,层间采用Cohesive单元连接以模拟层间损伤的产生及扩展。通过与实验切削力数值的比较,验证了仿真模型的准确性。利用该模型分析了切削力、层间应力及层间损伤随纤维方向角(0°、45°、90°、135°)的变化规律。结果表明:铣削过程加工损伤主要集中在近工件表面。铣削力、层间应力、层间损伤受纤维方向角的影响,纤维方向角为90°与135°时,轴向铣削力较大,层间应力与层间损伤均随纤维方向角的增加而增大,纤维方向角为135°时,层间应力最大,层间损伤最严重。     

火箭喷焰微波衰减特征的理论研究

目前火箭喷焰微波衰减的计算是基于等离子体理论,根据微波衰减常数的实验测量结果,必须将理论公式中的电子浓度估计到一个很高的值.然而,这一很高的电子浓度值与火箭喷焰的化学反应动力学理论结果不相符.为了解决这一矛盾,在尘埃等离子体理论基础上,导出了弱电离尘埃等离子体的微波衰减常数和相位常数计算公式.将固体火箭喷焰的有关参数重新代入计算,给出的微波衰减常数比等离子体理论给出的结果大1～3个量级.所得结果与微波衰减的实验观测相符.     

锥导乘波构型设计、优化与分析

乘波构型是高超声速飞行器高升阻比气动布局设计的参考外形之一,设计中需要综合考虑升阻比、容积率和容积等要求。在锥导乘波构型参数化设计的基础上,采用工程估算和计算流体力学相结合的方法,通过正交试验设计分析了不同参数对目标影响的敏感性,合理选择设计参数优化区间,应用改进的多目标遗传算法对乘波构型进行了优化设计,针对优化外形开展了气动性能的数值模拟研究,并在高超声速炮风洞中完成了缩比模型的验证性实验。结果表明:优化设计外形具有良好的升阻比,且在一定攻角范围内升阻比较高,数值模拟和实验分析基本吻合。研究结果可为高超声速滑翔式飞行器的设计提供参考。     

航空发动机燃烧室出口温度场双向测量方法

介绍了1种航空燃烧室出口温度场正、反向测量的新方法。使用1个角度传感器(编码器)记录摆动装置的双向转动角度,达到了双向采集和测量温度场数据的目的;在程序中设定正、反向切换时的空程,在测量中予以消除,解决了齿轮传动中存在的空程角度难题,使得正、反向旋转测量的实际位置一致,保证了温度场试验数据的重复性。试验证明温度场数据较好地满足了重复性的要求。     

基于EMD样本熵-LLTSA的故障特征提取方法

针对振动信号的非线性、非平稳性以及微弱故障特征难以提取的问题,提出了一种基于经验模态分解(EMD)、样本熵和流形学习的故障特征提取方法.该方法将EMD、样本熵和流形学习相结合.首先,利用EMD的自适应多分辨率的特点计算分解得到的IMF(固有模态函数)信号的样本熵,初步提取滚动轴承状态特征值;然后利用流形学习方法对初步的提取的滚动轴承状态特征进行进一步的提取;最后利用支持向量机(SVM)对该特征提取方法进行分类评估,并将该方法运用在滚动轴承故障诊断实验中,实验证明该特征提取方法与基于小波包样本熵的故障诊断方法相比具有很好的聚类性能,且对于SVM的分类结果可达100%,在降低了特征数据的复杂度的同时,增强了故障模式识别的分类性能,具有一定的优越性.     

民机复合材料油箱维护口盖研究

复合材料作为一种优良的航空材料,具有比强度高、比刚度大,材料力学性能可设计等优点。复合材料油箱结构因制造性和维护性要求需要开维护孔,需要安装合适的油箱口盖结构。通过中央翼复合材料油箱口盖设计并开展制造工艺研究,对民用飞机复合材料油箱口盖结构设计提供技术支持。     

具有栅瓣抑制功能的非等间距光学相控阵芯片研究

光学相控阵 (optical phased array,OPA) 作为一种激光扫描技术，具有扫描速度快、精度高、损耗小和易于集成化等优点，在光通信、无人驾驶、激光雷达和航空航天等领域具有广泛的应用前景。为了抑制旁瓣的产生，要求工作波长大于OPA的阵元间距，导致远场主瓣附近必然产生栅瓣，降低OPA扫描精度和扫描范围。提出了一种具有栅瓣抑制功能的非等间距OPA芯片，可实现宽视场、高精度的光斑偏转效果。采用遗传算法优化64路非等间距OPA阵元间距，得到最低栅瓣的阵元分布，实现最佳的栅瓣抑制效果。实验结果表明，在1 500~1 600 nm波长范围内，优化后波导最小间距为2.2 μm，最大间距为11.4 μm，芯片远场光斑可实现20°×10°的二维扫描角度，且对旁瓣的抑制作用显著。     

分体组合式双自由度对日定向系统构型及布局设计

为解决空间站在不同的构型及飞行姿态下，因太阳入射角变化大引起的太阳电池翼难以对日定向的难题，提出分体组合式双自由度对日定向系统构型。研究空间站构型及飞行姿态，确定采用A轴与B轴2个轴独立运转、单独控制的对日定向方式，2个轴通过桁架结构实现正交连接。在梦天实验舱单舱飞行时，A轴不动，B轴根据轨道周期跟踪太阳，通过飞行器姿态调整补偿太阳入射角的变化。组合体飞行时，B轴补偿太阳高度角，A轴根据轨道周期带动B轴与太阳电池翼共同跟踪太阳，实现双自由度对日定向。在轨飞行结果表明:在不同的舱段构型及飞行姿态下，功率通道输出功率波动幅度由60%减小到7%，分体组合式双自由度对日定向系统构型能够适应空间站复杂的飞行工况。     

改进FMECA在空间电源分系统中的应用

故障模式、影响及危害性分析(FMECA)方法广泛应用于航天领域,并较早地形成了航天领域内的FMECA规范,基本满足型号常规使用的要求。但是,随着航天产品的日益复杂及高可靠性的要求,FMECA规范已无法完全适用,尤其是FMECA工作的有效性和全面性有待进一步研究。本文从三方面提出改进FMECA的方法程序,包括改进功能和结构分析方法,完善FMECA表格,增加发生可能性的级别,同时以电源分系统的分流调节器为例,验证改进后FMECA方法程序的可行性。分析结果显示:改进后的FMECA分析层级清晰,表格填写规范,故障模式和故障原因分析更全面,更有利于发现薄弱环节,并有针对性地指导产品开展设计改进,提高产品可靠性。