小卫星新一代CAN FD总线应用技术研究

针对现有小卫星CAN总线通信能力无法满足大规模星载软件在轨重构需求,文章在剖析高传输速率灵活可变数据率控制局域网络(CAN FD)总线技术特点后,提出了适用于小卫星软件在轨重构的新一代CAN FD总线技术应用方法,设计了卫星数据模型(SDM)、总线动态数据实时管理协议,进行了小卫星CAN FD总线架构设计,以及基于小卫星即插即用技术、静动态信息融合的CAN FD总线时序设计,解决了传统CAN总线协议无法适用于小卫星即插即用、高传输速率下总线通信时间占用率过高的瓶颈问题;通过设计CAN FD总线节点,对星载星务主机与下位机之间CAN FD总线通信进行了测试验证,结果表明:CAN FD总线通信协议很好地支持节点的即插即用,通信速率可以达到5 Mbit/s,满足小卫星星载软件的重构需求,可为后续小卫星工程应用提供参考。     

燃烧室和涡轮相互作用下高压涡轮级气热性能研究进展

现代燃烧室由于富油燃烧-快速焠熄-贫油燃烧技术和贫油预混燃烧技术导致其出口具有非均匀温度（热斑）分布、强旋流和高湍流度的流动特征,显著影响燃烧室下游高压涡轮级的气热性能。先进高压涡轮级气热性能分析和冷却设计越发依赖于燃烧室和涡轮相互作用下交界面的气热参数非均匀分布特征。论文阐述了燃烧室和涡轮相互作用机理。介绍了燃烧室和涡轮相互作用下高压涡轮级气热性能研究的代表性实验台和数值方法。分别综述了燃烧室和涡轮相互作用下热斑、热斑和旋流、旋流和湍流度对高压涡轮级气热性能的影响特性。给出了燃烧室和涡轮相互作用下高压涡轮级的气热性能分析及不确定性量化的研究现状。总结了燃烧室和涡轮相互作用下高压涡轮级气热性能的研究成果。展望了非均匀气热参数分布条件下高压涡轮级气热性能可靠性分析和鲁棒性设计需要更加深入研究的方向,为适应先进航空发动机的燃烧室和涡轮一体化设计需求提供参考。     

液氢涡轮泵孔型阻尼密封设计与性能评估

针对某液氢涡轮泵级间迷宫密封流体激振诱发转子涡动失稳问题,开展了孔型阻尼密封方案设计及密封泄漏特性和转子动力特性评估研究。通过不同密封间隙、孔径和孔深等关键几何参数的组合,共设计液氢孔型阻尼密封方案25种。采用定常CFD(computational fluid dynamics)数值预测方法,计算分析了密封间隙、孔径和...     

面向直升机抗坠毁的新型夹心八边形蜂窝设计、仿真和理论研究

提出了一种吸能更加优秀的新型夹心八边形蜂窝。首先,建立了可快速预测夹心八边形蜂窝轴向压缩平台应力的理论模型,并对八边形和内嵌四边形蜂窝边长的变化对平台应力以及相对密度的影响进行了预测。然后,通过六边形蜂窝轴向压缩试验和仿真对比,验证了蜂窝建模和仿真方法的正确性;在建模方法和模型验证的基础之上,建立了新型夹心八边形蜂窝的有限元模型,分析了其变形模式以及边长参数对蜂窝吸能能力的影响,验证了理论模型的正确性。此外,进行了夹心八边形蜂窝和六边形、正方形蜂窝吸能能力的对比分析,结果表明新设计的夹心八边形蜂窝具有一定的吸能优势。最后,进行了直升机驾驶舱简化模型和夹心八边形蜂窝的耦合跌落仿真,定性分析了夹心八边形蜂窝的吸能能力。发现该蜂窝相较六边形蜂窝更适用于吸能能力要求高的场合,本文研究结果可以为新型蜂窝缓冲结构的设计提供依据。     

卫星双向时间频率传递中的Sagnac效应

 结合卫星双向时间频率传递技术,提出了在卫星运动情况下Sagnac效应解决方案。卫星双向时间频率传递技术是基于地球同步卫星进行的。地球同步卫星在各种摄动力的影响下,相对于地面上的某点不是绝对静止的,而是作小幅度日周期性运动。 Sagnac 效应与卫星和地面观测站的位置密切相关,卫星的运动直接导致了 Sagnac 效应也具有日周期变化的特征。使用高精度实测卫星轨道数据对 Sagnac 效应进行计算分析,结果表明：由卫星运动引起的Sagnac效应值具有与卫星运动一致的周日变化规律特征,大小达到几百皮秒的量级,与传统的将同步卫星作为静止点处理相比,提高了Sagnac效应误差的修正精度。该方案对于各种高精度卫星时间比对技术和卫星导航等领域具有重要的应用价值。     

火箭垂直发射燃气流场的数值模拟

数值模拟了火箭垂直发射燃气流场的非定常过程,在计算中采用了二阶精度的ＭＵＳＣＬ格式,在引入单调性限制条件和一定的耗散机制后,该方法适应于Ｅｕｌｅｒ坐标系下的计算。计算结果表明,该方法得到的流场激波结构十分清晰,计算结果和实验规律相一致。     

爱因斯坦光速不变假设的判决性实验检验

爱因斯坦光速不变假设的判决性实验检验是在中国科学院国家授时中心的高精度TWSTT（双向卫星时间传递）设施上完成的。实验检验的原理是基于狭义相对性原理和单程光（电磁）信号同时性定义。检验原理通过对比单程光信号同时性定义和双程光信号同时性定义的测量机制证明：在有相对运动的情况下双程光信号中的“往”和“返”两个单程信号通过的时间是必然不相等的。在本文报告的检验实验中西安临潼观测站和乌鲁木齐观测站的铯原子钟分别通过鑫诺卫星和中卫一号卫星进行双向时间传递。观测数据证明卫星和地面站之间存在1m／s量级的相对速度会造成西安临潼站和乌鲁木齐站之间“往”和“返”两个单程信号通过的时间差在1.5ns量级。观测结果的不确定度在±0.01ns量级。爱因斯坦1905年以定义方式引进的等式,tB-tA=t′A-tB,在有相对运动情况下不成立。     

有限记忆滤波在人造卫星定轨中的应用

本文是课题“飞行器定轨问题的研究”的一部分，首先在分析课题背景的基础上对人造卫星动力学问题进行分析，考虑了影响静止卫星转移轨道的六个摄动力，建立系统的动力学方程和观测方程。然后应用广义Ｋａｌｍａｎ滤波和Ｊａｚｗｉｎｓｋｉ有限记忆滤波对所建立的模型进行自适应滤波。仿真计算中对有限记忆步长Ｎ进行了测试，并对计算结果的精度和误差进行了分析。     

支持多主通信的星载CAN总线应用协议设计

为提升星上设备间信息交互灵活性,文章对现有小卫星星上CAN总线应用层通信协议进行了改进,新的应用层协议通过合理的地址域设计、地址编排、屏蔽策略设计,使得该协议可以灵活支持总线设备多主通信,同时为了确保卫星系统按照一定的节拍有序运行,建议对总线采取周期调度下的多主通信模式。文章通过构建多主通信场景对该协议进行验证,结果表明该协议可以有效支持总线节点多主通信、组播、广播等,提升了总线通信的灵活性和通信效率。     

不对称喷管欠膨胀超声速射流的数值模拟

采用改进的MUSCL格式解三维可压缩平均雷诺纳维尔 斯托克斯方程组,湍流模型为Spalart Allmaras代数模型,数值模拟了四种调整片不对称喷管在喷口压比为2.0、2.8、3.4和4.0条件下的欠膨胀超声速射流场,获得了射流场流谱和参数分布,并给出了单调整片不对称喷管出口压强比与射流偏转角和扩张角的分布曲线,计算结果和实验数据符合良好。