电帆推进在等离子体环境下推力影响因素分析和试验研究

为了分析电帆推力的影响因素,根据电帆推进原理设计了电帆地面模拟装置。首先分析了真空中带电导线和等离子作用机理,得出了电帆推力公式。利用朗缪尔探针测量了电帆模拟试验环境中等离子体参数,计算产生推力的大小,最后通过微推力测量系统测量电帆产生的推力,与计算结果进行了对比。根据推力公式和仿真结果表明,提高电压、增加带电粒子密度和速度、增加电帆长度均可增加推力。在试验中电帆上电压从300V增加到800V时,推力从9μN增加到26μN。仿真和试验结果表明,电压、带电粒子密度和速度、电帆导线长度都对推力有影响。根据试验结果,电帆推力公式的经验推力系数在1～2取值。     

亚格子模型对泵喷推进器宽带非定常力预测的影响研究

为了研究亚格子模型对泵喷推进器非定常流动与宽带非定常力预报结果的影响,采用分块结构化网格建立了模型尺度下艇后泵喷推进器的计算模型,并进行了大涡模拟数值计算。从艇尾非定常流场特征量和推进器转子脉动载荷两个方面对比了三种不同亚格子模型计算结果的差异,并分析了泵喷内部流动与转子非定常力间的内在联系。研究结果表明：三种亚格子模型均能得到含有叶频宽带峰的轴向推力谱,且整体趋势相近。泵喷转子上游的湍流强度和尺度的分布对亚格子模型较敏感,其中Smargrinsky-Lilly模型得到的湍流强度较强,尺度较大,该模型下的湍流谱在非平衡区量级较大,但由低频向高频的衰减较快,并且预测到的分离区范围大,导叶尾缘脱落涡分散,导致转子上游来流空间分布不均程度较强。对于转子叶片上的载荷脉动,Smargrinsky-Lilly模型预测的推力谱中线谱成分明显,并且叶频处宽带谱峰“陡峭”,而WALE模型和KET模型的结果宽带特性较强,对比非定常推力测试结果可知,WALE模型和KET模型更适于该问题宽带非定常力预测。     

空心阴极羽流形态与热特性的变化机理

空心阴极的放电模式主要有点状和羽状两种,为研究两种模式的转变机理,采用PIC/PCD（单元粒子/等离子体化学动力学）混合算法对阴极内部等离子体流场进行计算,以辐射传递系数处理阴极内部的热辐射计算,并且在通过流场与热场的多次迭代计算后达到收敛。为验证数值模型的计算精度,考察阴极表面5个测点的计算结果与试验数据对比,计算误差在5%以下,并且以羽流光色计算图与试验照片作对比,定性验证模型对放电模式的模拟精度。在此基础上,对不同气体流量下、不同阴极顶孔径的阴极内部各类等离子体参数分布进行计算,通过分析阳极电压、羽流形态变化的内在原因,获得点-羽放电模式的转变机理,可为阴极优化提供理论支撑。     

一种舱内仪器可换支架结构设计及强度分析

针对导弹舱内仪器快速更换的需求,从接口设计、轻量化设计、安全性设计、人机工程角度出发,提出一种导弹舱体内仪器可换支架一体化结构。通过仿真分析和试验验证,试验结果与仿真数据基本吻合。该支架克服了操作空间狭窄和大尺寸开口壳体强度减弱的难点,有效提高了仪器更换的操作效率,对后续弹体结构设计具有良好的指导作用。     

一种脉宽调制式舵系统舵机模拟器设计方法

针对脉宽调制式舵系统放大器电性能高效测试的问题,提出了一种基于移相脉冲计数的舵机模拟器设计方法。该模拟器硬件由电平转换单元、PWM占空比采集单元、数字PID控制单元和DAC单元四部分组成,软件主要采用移相脉冲计数法和数字PID控制算法,实现了对真实舵机电性能的替代。同时,由单通道扩展的多通道模拟器的应用,能够大幅节约舵机放置空间,缩短研制周期,在短时间内实现PWM放大器电性能大批量测试的目的。试验结果表明,该舵机模拟器能够模拟真实电动舵机的电性能特性,具有实时性好、测试效率高、操作性好的优点,且具有较高的应用价值。     

基于互相关移位相乘BOC (m,n)无模糊捕获算法

为了解决二进制偏移载波(BOC)调制信号带来的多峰性导致的捕获模糊度问题,提出了一种基于BOC/PRN互相关函数分离重构的移位相乘无模糊度捕获算法。根据BOC信号和伪随机码互相关函数的特性,通过将子相关函数进行一定时延,令关于原点对称的子相关函数相乘,再将相乘后的结果相加,达到消除旁峰的效果,同时为了进一步提高捕获性能,基于该算法提出了一种快速算法。分析比对了提出的两种算法的运算复杂度和仿真实验结果,快速算法在保留窄相关峰特性优点的同时,完全消除了旁峰的存在,且适用于任意调制阶数的BOC信号。移位相乘算法相较于传统的BOC无模糊度算法,检测概率优于ASPeCT法约3.5 dBHz,但运算量较大,且随调制阶数的增大而增大;快速算法检测概率优于ASPeCT法约3 dBHz,运算量减少了40%。     

无人集群装备仿真试验关键技术现状及趋势

无人化、集群化是未来装备发展的两个特征,仿真试验是无人集群装备研发中的重要工作,为更好地指导无人集群装备的研发,对无人集群装备仿真试验的内涵、关键技术的研究现状和发展趋势进行综述。首先,从无人集群仿真试验的概念、方法、试验系统组成等方面对无人集群装备仿真试验的内涵进行概述;其次,对无人集群仿真试验环境体系架构技术、高逼真度模型构建技术、仿真试验评估技术等关键技术研究现状进行梳理;最后,对无人集群装备仿真试验发展趋势进行分析,以期对无人集群装备仿真试验技术的研究提供参考。     

基于黏性涡粒子/沙粒DEM的直升机沙盲建模

直升机\"沙盲(Brownout)\"现象阻挡飞行员视线,导致直升机垂直起降、贴地飞行困难,甚至引发飞行事故。为研究直升机的\"沙盲\"特性,建立基于离散动力学的沙粒DEM(Discrete Element Method)模型和沙粒-流场耦合模型,嵌入旋翼黏性涡粒子和黏性地面气动模型,体现旋翼流场作用下沙粒移动、碰撞等特性,构建直升机\"沙盲\"现象计算方法。通过与美国陆军Yuma试验场EH-60L\"沙盲\"飞行试验结果对比,表明本文\"沙盲\"计算方法得到的\"沙云\"形状、扬起位置、高度、变化过程与飞行试验测量结果基本一致,且相比于基于沙粒夹带模型、沙粒起跳模型、速度罚值沙粒通量模型的拉格朗日沙粒跟踪方法,本文方法得到的\"沙云\"轮廓精度更高,与飞行测量结果更吻合。随后研究悬停和前飞状态\"沙盲\"形成特性,结果表明旋翼桨尖涡与地面干扰形成地面射流,推动沙粒移动堆积,诱发沙粒碰撞起跳,并在旋翼/地面干扰流场作用下扬起形成沙云,覆盖直升机前方视野,构成\"沙盲\"现象。     

基于平行线坐标变换的检测前跟踪算法

针对微弱目标检测对提高检测概率和优化实时性的需求,提出一种平行线坐标变换检测前跟踪算法。首先将量测点坐标映射为径向距离-时间坐标并规格化,建立以y轴为对称轴的平行线,按照变换规则实现点到线的转化,网格化平面后进行票数积累和能量积累,再进行峰值提取与航迹修正,后输出航迹。仿真结果显示:基于平行线坐标变换检测前跟踪(PT-TBD)算法的检测概率要优于基于Hough变换的检测前跟踪(HT-TBD)算法,二者虚假航迹率相近,运算速度要快于HT-TBD算法,是一种新的效果更好的基于投影变换的检测前跟踪算法。     

水下超声速过膨胀燃气射流的流场特性

为研究水下超声速过膨胀燃气射流的流场特性,在压力水筒中开展了大扩张比锥形喷管的固体火箭发动机水下点火实验,并基于雷诺时均Navier?Stokes（RANS）方法和流体体积（VOF）模型进行数值求解,分析了过膨胀燃气射流与水介质的相互作用过程。研究表明:超声速过膨胀燃气建立射流通道后,射流核心区长度随喷管落压比的减少而减少;射流核心区剧烈振荡,表现为高频的膨胀和收缩,振荡频率随喷管落压比的减小而增加,范围为100~200 Hz;射流边界不断振荡,并伴随波系结构变化,当过膨胀程度较大时,激波进入喷管使其发生流动分离现象,流动分离点周期性往复移动;分离区内压力脉动没有显著的特征频率,主要集中在100~600 Hz的宽频带,锥形喷管水下流动分离的简易判据为喷管出口压力不低于环境背压的0.44倍。