Effects of yaw-roll coupling ratio on the lateral-directional departure prediction and restraint

The experimental data obtained from yaw-roll coupled wind tunnel tests are used for lateral-directional departure prediction, by linearizing the_b model to extract nominal dynamic derivatives at each coupling ratio.The prediction results are compared with those of the existing engineering methods which are based on the conventional aerodynamic derivatives.The comparison shows that the yaw-roll coupling ratio has a great influence on the departure susceptibility.The departure resistance will loss in partial region of the coupling ratio when the angle of attack is higher than a critical value.According to the stable and unstable regions of coupling ratio, a two-segment stability augmentation system with two different feedback gain matrices is obtained by pole-placement method.The two-segment stability augmentation system is used in the simulations of straight and level flight, steady turn, spin recovery and Herbst maneuver.The simulation results are also compared with the applications of a fixed-gain stability augmentation system designed by the conventional aerodynamic derivatives.When the yaw-roll coupling effects are fully considered, the two-segment stability augmentation system is more effective for departure restraint and can provide a better flying quality with less control energy.     

静强度杆板模型和单梁模型动响应载荷比较

文中通过将某型飞机机身等直段的静强度杆板模型,进行修改来得到动力学杆板模型,与此同时,建立了相应的单梁动力学模型,为了保证2种模型的动力学相似,根据动力学杆板模型的模态频率和振型,对单梁动力学模型进行了修正。对2个模型加载了同样的载荷时间历程,并对2个模型的截面积分载荷进行了比较,并将中间截面积分载荷极值时刻的杆板动力学模型的应力分布和静强度模型加载相同载荷后的应力分布,进行了比较。比较的结果表明,在主要模态频率和振型一致的条件下,单梁动力学模型在截面载荷响应和严重情况应力分布方面与静强度杆板动力学模型也有较好的一致性。此结果在一定程度上,为采用单梁动力学模型计算动响应载荷的合理性提供了佐证。     

考虑两种失效竞争的多状态冷贮备系统可靠性模型

针对装备系统中多状态工作部件存在退化失效与突发失效竞争的情况,以冷贮备系统为研究对象,假设系统内3个维修台可分别提供预防性维修与两种不同类型的修复性维修,采用随机检测策略,系统性能水平在一定范围内退化时进行预防性维修,部件完全退化失效时进行退化失效修复性维修,而突发失效时进行突发失效修复性维修;利用PH （Phase-type）分布描述模型中各类随机时间变量,外部冲击的到达则采用PH更新过程描述,建立了考虑退化失效与突发失效的多状态冷贮备系统可靠性模型。最后通过算例验证了模型的适用性,演示了预防性维修阈值以及三类维修速率对系统可靠性的影响。     

GNSS观测数据ZTD建模的质量控制方法

针对目前基于GNSS观测数据的对流层天顶总延迟(ZTD)模型缺乏有效质量控制手段的现状,提出了一套综合考虑数据量、网格分辨率以及模型稳定性的ZTD建模质量控制方法,并采用内华达大地测量实验室(NGL)解算的高空间分辨率GNSS对流层数据,选取了近十年德国及周边区域[47°N-55°N,5°E-15°E]183个测站的实测ZTD,对该方法进行了校验。实验结果表明:在该质量控制方法下建立的新模型精度稳定,平均均方根误差(RMS)为3.4 cm,相对于UNB3m、EGNOS、GPT2w+Saas平均改善了42.4%、35.8%、33.3%。本文提出的质量控制方法有效提升了基于GNSS观测数据的ZTD模型的性能,对于ZTD建模研究具有一定的参考价值。     

热力学排气系统中节流效应及其冷量利用分析

为更好地理解热力学排气系统(TVS)的运行机理,优化其运行参数,针对节流装置,建立了热力学模型,讨论了节流过程中状态参数的变化规律,对比了单相气体、单相液体节流的性能特性,进一步揭示了焦汤节流效应的原理,分析了不同节流背压下节流前低温工质(液氢和液氧)压力和温度对节流性能的影响,并结合TVS实际应用,阐述了节流最大制冷量的利用效果,提出了优化的TVS工作区间。研究表明：在节流过程不发生相变情况下单相气体节流制冷效应要比单相液体节流制冷效应更加显著;而在节流过程发生相变情况下液体节流至两相后,由于空化吸热导致流体温度降低,对于液氢,0.5MPa的压降可产生接近3 K的温降。对于液体节流,节流前压力对节流过程影响可忽略,〖JP2〗而节流前温度和节流背压对节流过程起主导作用;对于液氢在在轨运行工况下,考虑到节流制冷量的充分利用,同时保证换热过程体积含气率不高于90%,推荐TVS系统中节流背压范围为75～143 kPa。     

数字全息测量超高速撞击碎片云实验研究

在中国空气动力研究与发展中心(CARDC)超高速碰撞中心(HIRC)7.6 mm超高速碰撞设备的基础上,搭建纳秒级脉冲激光数字全息系统。提出滤波片和衰减片组合布置,减弱超高速碰撞等离子体自发光、提高信噪比的方法。实验获得了2.25 mm铝球弹丸以4.0 km/s的速度撞击0.5 mm厚铝板形成碎片云的全息图。采用小波变换算法对碎片云全息图进行重建,得到超高速撞击碎片云的三维结构和碎片大小。碎片云的轮廓呈椭球型,分为碎片云的前端、核心和外壳,碎片主要分布在弹丸破碎形成的碎片云核心,存在大碎片,且分布较集中,对后板的损伤也严重     

分布式InSAR卫星绕飞角设计与控制方法研究

针对分布式卫星绕飞轨道构型设计与控制问题,提出了基于Hill方程的绕飞构型设计算法,给出了绕飞角与升交点赤经偏差和轨道倾角偏差的关系,并分析了绕飞角的稳定性;根据分布式InSAR卫星绕飞构型特点提出了基于开普勒轨道实现特定绕飞角和绕飞半长轴的双层迭代轨道控制算法。仿真结果表明,上述方法设计的绕飞构型稳定,捕获控制策略简单可行、控制精度高,具有一定的工程参考价值。     

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。     

高超声速滑翔再入定向定速打击末制导算法

以具有终端落角和落速约束的小升阻比短距滑翔高超声速再入打击飞行器为研究对象,通过引入弹道调整段来实现对飞行器的初步大幅度减速,并使其满足中末制导交班条件,以解决飞行器捕获目标后难以直接对其进行定向定速打击的问题。首先设计了一种变角偏差反馈系数的偏置比例制导律,解决了末端攻击段弹道下压困难以及导引头视场稳定跟踪等问题。在此基础上,建立了一种基于攻角和弹道倾角估计的末端减速指令生成方法,有效解决了基于理想速度曲线减速控制方法精度不足的问题。因此,数值仿真结果表明该制导方案能够有效控制飞行器终端落角和落速,并具有较高的制导精度。     

主控格栅反射器基体结构/压电作动器参数集成优化设计

为提高反射器形面控制能力和减小在轨热变形,本文以锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)驱动的主控格栅反射器为研究对象,开展反射器基体结构和PZT压电作动器参数的集成优化设计研究。首先,建立主控格栅反射器有限元模型并通过实验验证了有限元模型的正确性。然后,以形面控制能力最大和热变形最小为目标函数,以设计变量上限、下限和结构基频为约束,采用遗传算法(GA)和非支配排序遗传算法(NSGA-II)求解。最后,给出多个仿真算例的优化结果。仿真结果表明,控制能力最大的单目标优化,其热变形远大于控制能力,多目标的帕累托(Pareto)最优前沿可以给出更合理的设计方案。通过优化设计可以显著提高形面控制能力和减小热变形。