《航天器运行原理》课程的可视化教学探索

随着我国航天事业的发蓬勃发展,关于"航天知识"的通识教育倍受各个高校的重视。本文结合航天器运行原理和相关概念,利用可视化教学方法,讨论了航天器轨道试验,给出了轨道高度与速度、周期的图形曲线;建立了三维图形下的星下点轨迹概念、轨道机动原理和任务分析;结合NASA的小行星捕获项目,给出了航天任务可视化描述及表示。通过多次教学实践证明,该方法效果良好。     

2.5维树脂基编织复合材料平板固有振动分析

开展2.5维T800碳纤维/BMP350聚酰亚胺树脂编织复合材料平板结构固有振动特性的仿真分析与试验研究。首先,分别采用多尺度分析方法和细观尺度有限元分析方法预测复合材料悬臂平板的固有振动特性。其次,开展了复合材料悬臂平板的模态试验,获取其固有振动特性的实测数据。与试验结果对比,仿真预测固有频率最大误差在10%以内,验证了上述两种固有振动分析方法的有效性,可为后续2.5维树脂基编织复合材料叶片的动力学性能分析与设计研究提供参考。      

基于Labwindows/CVI的发射机测试系统软件设计

针对发射机测试系统的软件需要,进行了发射机测试系统的软件设计,包括交互界面设计,测试程序设计以及报表生成设计。测试结果表明,该软件能够实现发射机的自动测试和报表生成,满足工业测试需求。     

Ti-17线性摩擦焊摩擦功率、界面温度及剪切强度之间的关系

在自制的XMH-160型线性摩擦焊机上,利用先期试验优化的规范参数进行了Ti-17焊接试验,检测了焊接过程摩擦功率及界面温度的变化曲线,并根据功率曲线计算获得了摩擦界面金属剪切强度的变化曲线.分析了上述三条曲线的变化特点及相互对应关系,并结合线性摩擦焊过程摩擦界面金属的热物理性能变化及热力耦合过程,初步探讨了Ti-17线性摩擦焊焊接接头的形成机理.     

铝合金激光增材制造支撑布局及精确成形机制

航空航天领域复杂金属构件在激光增材制造过程中大多需添加支撑结构,尤以块状支撑结构应用最广泛。合理确定支撑间距及悬垂面后处理加工余量,对于激光精确成形至关重要。研究了支撑间距对选区激光熔化成形AlSi10Mg材料致密度、表面形貌、显微组织、硬度的影响规律,并通过数值模拟的方法揭示了支撑结构对成形性的影响机理。研究表明,不同支撑间距试样的平均致密度变化范围为96.7%～97.3%,当支撑间距小于1 mm时,去除支撑后试样下表面粗糙度稳定为约0.28 mm。成形试样底层受支撑结构影响可分为缺陷区、过渡区、致密区,在支撑间距为1 mm以下时,缺陷区厚度保持在约456μm。缺陷区的网状Si较粗大且稀疏,硬度为90 HV_0.1;致密区的网状Si较细小且密集,硬度为115 HV_0.1。支撑结构能有效阻止金属熔体侵入下层粉末,使熔池维持正常形态（最大长度为190μm,最大宽度为100μm）,有利于熔道内金属粉末充分熔化,保证成形性。激光增材制造铝合金复杂构件时设定最优支撑间距为1 mm可减少材料浪费和加工时长,设定悬垂面加工余量为456μm可在后处理中将缺陷...     

纳米二氧化锰掺杂炭黑复合材料电磁特性的研究

基于单一吸收剂无法达到良好的微波吸收效果,利用纳米二氧化锰掺杂炭黑颗粒制备了一种新型的复合吸收剂,并进行TEM形貌表征,介电性能分析以及微波吸收性能的测试.结果表明,炭黑属于电阻型损耗介质,主要呈球形多孔状;二氧化锰属于介电损耗介质,特殊的条形片状结构增加了电磁波在机体内的反射次数和散射截面,高电阻特性有效改善了吸波平板材料的输入波阻抗匹配程度,从而大大改善炭黑的微波吸收性能.     

基于资源共享的分布式机载软件测试系统设计

随着装备软件系统的发展,越来越多的硬件功能软件化,装备软件的发展朝着高综合、高集成、一体化的趋势发展。目前航空航天装备软件中,嵌入式软件占据主导地位,相较通用计算机软件,嵌入式软件的测试具有面向特定应用,有实时操作系统支持,运行芯片和平台较为固定,并且需要特定的数字总线资源进行数据注入等特点。尤其对于复杂的,高度综合化模块架构的嵌入式软件系统软件测试,对于测试和验证系统的要求也越来越高,数据采集、数据记录、数据激励、数据监控、数据分析等各种测试和验证系统的需求也使得综合化软件测试验证系统结构越来越复杂,基于分布式架构的软件测试系统已经成为必然趋势。结合嵌入式综合化软件测试系统的功能要求以及测试系统的特点,提出了一种基于对等架构下的分布式测试系统设计,该设计不仅能够满足嵌入式软件运行平台规模的扩展,也能够在分布式架构下实现软件运行平台内部资源的共享。     

“人字形小肋”对激波/边界层干扰的影响研究

在曼彻斯特大学跨声速风洞开展激波/边界层干扰及“人字形小肋”对其影响的实验研究。在马赫数1.85流场条件下,应用高速纹影、油流、皮托压力测量和基于压敏漆的壁面压力测量技术,研究“人字形小肋”流动控制方法对激波/边界层干扰的流动分离结构与尺寸、压力分布特性与波系特征等影响。结果显示激波/边界层干扰诱发流动分离,分离区呈现三维特征,在“人字形小肋”的作用下,分离线呈现“波浪”形且整体向上游移动,干扰区流向尺寸增大,分离区高度减小且长度略增大,再附区的压力极值降低,这些特征与叶片、尖楔等微涡发生器的影响趋势相反。下一步工作中,拟针对“人字形小肋”开展参数优化研究,“人字形小肋”可能成为降低激波/边界层干扰诱发的高热流载荷的有效方法。     

轴流燃气涡轮气动设计中反动度可行域的研究

为快速确定反动度的合理取值范围,加快涡轮设计流程及完善气动设计体系,对考虑动叶进口相对总温的高压涡轮反动度可行域及多约束下反动度的可行域进行研究。采用"等效单级涡轮"的思路建立反动度与动叶进口无量纲相对总温之间的关系式以及采用速度三角形方法建立多约束条件下反动度可行域的计算方法。研究显示:当级负荷系数和膨胀比一定时,相对总温随反动度降低而降低。反动度降低0.1,则无量纲相对总温降低0.012。涡轮进口总温越高,反动度对相对总温影响幅度越大。当级负荷系数大于某值或膨胀比低于某值时,反动度均存在最大值。为保证气动方案具有较低值动叶进口相对总温和较高的效率,若膨胀比一定时,应选择较小的反动度和级负荷系数的设计思路,若级负荷系数一定时,对于单级涡轮反动度取值应较高,对于双级涡轮反动度取值应减小。建立考虑涡轮气动、传热、强度、结构方面的多约束可行域计算方法,可以快速确定反动度的可行域,完善涡轮气动方案设计并加快设计流程。以新型高速飞行器低压涡轮为分析对象,采用该方法确定其反动度可行域为0.125～0.266,并深入研究发现其反动度最大值由动叶出口最大允许马赫数和最小允许绝对气流角共同限制。