全动舵系统柔性多体动力学建模方法

全动舵系统作为航天飞行器控制飞行姿态、调整飞行方向的部件,其动态特性对飞行器的正常工作起重要作用。为了开展带有电机伺服系统和舵轴间隙的全动舵系统动力学特性分析,提出基于柔性多体动力学方法的全动舵系统建模方法：采用Craig-Bampton方法建立典型舵面刚柔耦合降阶模型,采用多体动力学方法建立电动舵机连接机构与全动舵面连接,采用偶极子网格法建立基于模态的广义气动力模型。仿真结果表明,自建的模型预测颤振速度为1270 m/s,与商用软件预测对比的偏差小于2%,验证了该建模方法的正确、可行。研究表明,伺服系统的存在会令典型舵面响应存在较大跳跃现象,而舵轴间隙的存在则极大降低了舵面产生极限环振荡的临界速度。     

非结构混合网格自适应并行技术

计算流体力学（CFD）模拟实际工程问题所采用的网格规模可达千万量级,并行技术是减少计算时间的有效方法。耦合流场信息的网格自适应技术能有效动态优化计算网格,被NASA视为一项亟待发展的CFD关键技术。混合网格自适应系统包含网格分布优化、表面网格投影和空间网格匹配等关键技术。针对以上3项关键技术分别建立了高效的并行算法。首先,提出了\"先唯一后同一\"的两步法策略实现了网格单元分布优化过程的并行相容性;其次,基于局部曲面拟合思想,实现了曲面重构和新增物理网格点投影的完全并行;再次,提出了空间网格匹配技术的半并行算法,快速解决了网格单元交错问题。为了提高后续流场计算的并行效率,发展了基于并行重分区-网格数据迁移方法的动态负载平衡技术,并采用圆柱激波流场自适应模拟对动态负载平衡技术进行初步验证。最后,采用三角翼自适应加密测试了自适应系统的并行效率。结果表明,建立的混合网格自适应系统并行效率较高,且相比流场求解耗费总时间的比例低于1%。     

天文观测卫星动中探测机动测试系统设计

天文观测卫星普遍采用动中探测模式开展空间探测任务。为了实现动中探测姿态机动模式的地面有效验证,设计了整星机动集成测试方案。设计惯性空间基准的地面动力学仿真,满足惯性空间扫描仿真;设计整星各分系统间高精度时间统一系统,为整星机动测试提供统一基准;基于STK与Matlab接口模块,设计基于实时遥测数据的可视化判读系统,可提高测试判读实时性与准确度。整星测试结果表明,该方案有效验证了动中探测任务中姿态机动功能的正确性和指标符合情况,为开展整星地面测试和在轨应用提供了参考。     

导引头伺服机构消隙齿轮系统动力学特性分析

消隙齿轮广泛应用于导引头伺服机构惯性稳定平台传动系统中,用于消除回程误差,提高传动精度。目前,对消隙齿轮传动系统的动力学分析大多采用数值方法,然而在求解含时变啮合刚度和间隙的强非线性系统时耗时较长。本文利用集中质量法建立考虑时变啮合刚度的消隙齿轮系统动力学模型,通过对模型的无量纲及归一化处理,运用分段的增量谐波平衡法对消隙齿轮传动系统进行分析,并利用四阶Runge-Kutta法进行数值验证,研究了不同参数对消隙齿轮系统动力学特性的影响规律。结果表明:随扭簧刚度的提高,系统谐振频率也提高,且共振幅值降低;随内部激励的增加、阻尼比的减小,系统由周期运动逐渐变为混沌运动,且共振幅值增大。     

锂离子电池快速寿命评价技术与方法

随着锂离子电池寿命特性的提升,以及电力储能、电动汽车和航空航天等应用领域对长期运行可靠性的需求,迫切需要在较短时间内完成锂离子电池的高精度全周期寿命评价。近年来,针对锂离子电池剩余寿命的研究较多,但对以锂离子电池寿命特性验证与鉴定为目的的快速寿命评价技术和方法缺乏系统梳理。本文分析了锂离子电池寿命评价的快速、高精度、强适用性等特点,归纳了锂离子电池寿命预测的通用技术和加速寿命试验设计流程,总结了4种可操作性强的快速寿命评价方法实例,为锂离子电池设计、制造和应用提供参考和借鉴。     

突加高能载荷作用下航空发动机结构动态响应及安全性综述

航空发动机在服役期间可能遭受鸟撞、叶片丢失等突加高能载荷的作用,造成发动机整机/部件动力学特性恶化和关键构件的损伤,危及发动机的结构安全性。本文从突加高能载荷复现方法与传递规律、突加高能载荷作用下转子/整机结构响应研究、突加高能载荷作用下关键构件损伤机理三个方面综述了现有研究工作,并针对近年来发展的抗突加高能载荷的安全性设计方法进行了探讨,最后分析了突加高能载荷问题的科学本质及发展趋势,为突加高能载荷作用下航空发动机安全性设计提供了重要参考。     

离心喷嘴喷口结构参数对雾化性能的影响分析

为了提高航空发动机离心喷嘴的雾化性能,优化喷嘴喷口结构参数,基于两相界面追踪流体体积（volume of fluid,简称VOF）方法对离心喷嘴进行了仿真分析,并通过实验验证了VOF方法的可靠性。采用正交试验方法完成以喷嘴出口直径、出口直管段长度、扩张角、扩张段长度为优化参数,以雾化锥角、液膜厚度和流量系数作为雾化性能指标的试验设计。通过极差方差分析讨论各个参数对雾化性能指标影响的显著性并利用回归分析得到规律曲线,获得最佳参数组合。结果表明：4个结构参数中扩张角是对喷嘴雾化性能影响最大的因素;扩张角和喷口直径的增大可以明显地增大雾化锥角,减小液膜厚度和流量系数;扩张段长度的增加会使雾化锥角减小但会使液膜厚度和流量系数也减小;直管段长度的变化对各指标的影响不大;当扩张角θ为60°、出口直径D为0.6mm、出口直管段长度L1为0.3mm、扩张段长度L2为0.4mm时,雾化性能最佳。     

深空探测先进电源技术综述

先进电源技术是保障深空探测任务顺利进行的前提和基础。在梳理我国后续深空探测任务(月球极区探测、小天体探测、火星探测、木星探测等)对电源系统需求的基础上,对涉及空间应用的电源技术(化学能、太阳能、同位素及空间核反应堆电源)进行概述;针对深空探测对电源系统的需求特点,分别阐述了锂离子蓄电池、太阳能电源、钚-238放射性同位素电源和空间堆核反应电源的特点、发展简史、在深空探测中应用限制及发展建议,重点分析了钚-238同位素电源和空间核反应堆电源技术的关键技术、应用情况及应用前景,为深空探测先进电源技术的长足发展提供参考。     

RAT系统作动筒阻尼孔的设计与仿真技术

冲压空气涡轮（Ramjet air turbine,RAT）在紧急情况下释放能够为飞机提供所需的电能和液压动力,从而保证飞机安全。RAT系统能否在规定时间内顺利释放是保证飞机安全的关键,其释放速度主要靠作动筒的阻尼孔来控制,但是目前国内在RAT作动筒阻尼孔的设计方面缺乏研究。为此,利用仿真技术,开展了RAT系统作动筒阻尼孔的设计研究。首先根据RAT作动筒的结构和工作原理,使用AMESim建立了RAT作动筒模型,并验证了模型的正确性。AMESim是一种基于物理模型的建模仿真平台,其中包含液压元件设计库、动力传动库等,在液压系统的建模仿真方面应用十分广泛。然后通过仿真试验,研究了阻尼孔的设计对RAT释放时间的影响规律及程度。最后,针对支线飞机和小型飞机的RAT释放时间要求（0.6~0.8 s）,对阻尼孔进行了最优设计,从而为RAT系统作动筒阻尼孔的设计工作提供支持。     

高超声速风洞气动力/热试验数据天地相关性研究进展

高温真实气体效应、黏性干扰效应和尺度效应等高超声速流动特性突破了实验气体动力学传统的流动相似模拟准则,使得高超声速流动现象超出了经典气体动力学理论能够准确预测的范围。如何利用地面风洞试验数据预测天上的飞行状态,即天地相关性问题,成为制约新型高超声速飞行器研制与发展的关键性科学问题。本文概述了天地相关性的最新研究进展,并重点介绍了多空间相关理论与泛函智能优化关联方法。多空间相关理论认为,从更高维度空间视角看,不同风洞的试验结果都是内在相关的,而飞行试验可视为理想的风洞试验,所以地面风洞试验数据间的关联规律包含了天地相关性问题。泛函智能优化关联方法基于风洞群（能模拟不同参数区段的不同类型风洞）的试验数据,在泛函空间中利用专业化智能学习算法,从高维度的全参数空间出发,进行降维和自适应空间变换,自动推演出不同风洞共同遵守的不变规律,从而实现风洞试验数据的关联。验证实例和应用实践都表明,多空间相关理论与泛函智能优化关联方法是有效的,是高超声速气动力/热天地相关性研究的一个新方向。