水下单信标导航航路规划和最优航路接近方法

相比于传统的长基线和超短基线等导航方式,水下单信标导航具有布放简单的优点,但其导航精度有待进一步提高。为此,提出了单信标导航的航路规划方案,通过泰勒级数展开推导了水平位置精度因子的表达式,并分析了导航点和声信标的相对几何位置关系对导航精度的影响,最终提出了航路规划方案。在此基础上,还提出了自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)从其他位置接近最优航路的方法,包括两部分：一是建立以时延为观测量的滤波模型,利用滤波算法实时获取AUV的位置估计值;二是基于可观测度分析结果对最优航路接近过程的轨迹进行了设计。二者的结合使得AUV高效率且高精度地逼近最优航路。仿真证明了采用所提出的航路规划方案和最优航路接近方法可以提高导航精度,航路规划方案使得AUV位置估计的均方根误差近似为2 m。     

超声速来流中的支板辅助喷注掺混特性研究

采用Reynolds-averaged Navier–Stokes（RANS）数值方法研究了马赫数2.95超声速横向来流中的支板辅助燃料喷注掺混特性。在射流与横向来流动量比7.7工况下进行了数值模拟,并与无支板的普通壁面喷注工况进行对比。研究结果表明：产生于支板前缘的诱导激波被观测到汇聚于分离激波,在支板辅助喷注工况下,反转旋涡对（CVP）结构更多,边界层内燃料扩散速度更快、射流穿透更深,最终体现为在未增大流动压力损失的前提下,支板极大地提升了燃料混合效率。此外,还阐述了支板对燃料–空气混合增强的作用机理。

     

超声速喷管起动过程激波结构演化特征

通过改变进出口压比,对马赫数2.7的二维对称拉瓦尔喷管流动进行了试验研究,给出了超声速喷管起动过程中的激波结构演化特征。在试验过程中,固定喷管喉道出口面积比,改变喷管上下游压比,使喷管起动激波从喉道发展到喷管出口处,逐渐过渡到设计工况。在起动激波向下游发展的过程中,喷管内流动经历了教科书上给出的理论过程：喉道正激波、扩张段内正激波、喷管出口马赫反射、喷管出口规则反射、设计工况等;但由于附面层的存在,每一个过程与无粘情况下的激波示意图都有所不同。比如,试验中捕捉到的激波串在向下游的移动过程中,出现的由λ型激波向Х型激波的转变,以及激波串非对称现象的出现等。基于纹影和剪切敏感液晶摩阻显示技术获得了起动激波串的首道激波的三维特征。

     

窄缝风帘平行射流流动特性的研究

以实验与数值方法,对窄缝平行射流的风帘作为密封视窗可行性进行研究,通过比较不同的两股流出口流场,探索视窗的风帘对主流速度的影响程度,为在油雾场全息测量等场合,由窄缝风帘取代光学玻璃作为视窗的依据。     

次摆线走刀在高速铣削窄槽结构中的应用

在阐述次摆线参数方程的基础上,基于CAM/HSM技术,将次摆线走刀方式应用于窄槽结构的高速铣削试验中,研究了次摆线走刀的铣削力变化规律、窄槽结构的表面粗糙度及其局部形貌,并建立了次摆线走刀高速铣削窄槽结构的铣削力模型。研究表明:次摆线走刀高速铣削窄槽结构有效可行,加工出了高质量的窄槽型腔表面(Ra=0.142μm);次摆线走刀的铣削力呈周期变化,在走刀平面内,次摆线切削宽度方向上的铣削力是进刀宽度方向上的4倍;采用次摆线走刀加环切走刀策略加工窄槽结构,既改善了窄槽的铣削加工条件,又满足了高速铣削粗精加工的要求和原则。     

微型飞行器低雷诺数三维流场数值模拟

针对当前所研究的微型飞行器(MAV)流动特征,采用时间相关法和有限体积法求解N-S方程,选择了Van Albada插值限量因子的高分辨率空间差分格式,建立了模拟MAV三维低雷诺数流场的数值计算方法.通过熵校正技术改进和粘性计算准确性与网格密度关系的分析,确保了流场计算的准确可靠.使用该数值算法,对某常规气动布局的MAV进行流场模拟和分析,并比较了其流场与常规尺寸飞行器的不同.     

大展弦比无人机高速风洞测力试验技术研究

本文针对大展弦比无人机布局特点,开展了2.4m风洞测力试验技术研究,主要包括专用高精度大载荷天平研制、支撑系统的优化设计、支撑干扰的有效扣除等,利用CFD手段和ANSYS分析软件,有效地建立了大展弦比无人机高速风洞测力试验技术,并成功投入应用,获得了满意的试验结果.     

二级轻气炮发射过程内弹道数值计算研究

从二级轻气炮的运行原理出发,发展了内弹道计算程序分析二级轻气炮的操作及其发射性能。建立的数值模型包括：准一维两相流模型用于模拟火药燃烧及其生成气体在火药室和泵管中的流动,准一维可压缩非定常流模型分析氢气在活塞和弹丸之间的流动,一维理想粘塑性模型计算活塞在高压段锥形过渡段中的挤进过程,以及结合经典摩擦定律的摩擦模型计算活塞和弹丸/弹托与炮管之间的运动,气体、活塞/弹托与炮管之间的摩擦和热传导也进行了模拟。采用CFD方法求解流场控制方程,在空间和时间上均具有二阶精度。计算了中国空气动力研究与发展中心的二级轻气炮在典型试验条件下的内弹道特性,并与试验获得的弹丸发射速度进行了对比,计算的弹丸发射速度和试验结果符合较好。发展的二级轻气炮内弹道计算程序还可获得活塞的运动过程,弹丸加速度过载的变化规律,为优化试验装填参数和提高二级轻气炮的发射性能提供理论指导。     

整体叶轮的数控电解加工及其在航天制造中的应用前景

综述了整体叶轮的主要加工方法及其比较,就数控展成电解加工的重要技术特点(可以综合发挥数控技术和电解加工两者的技术优点)进行了论述,展示了数控电解在加工整体叶轮、解决以数控铣、精密铸造难加工或不能加工的技术难题方面所显示的优越性。该项工艺技术对于新型航天发动机的研制具有重要意义和广阔的应用前景。     

快速离子氮化渗氮层相组成和微观组织形貌研究

渗氮件的性能与渗氮层的化合物相组成和扩散层的微观结构密切相关。本文基于渗氮温度和氮势对渗氮层形成与分解的影响规律,借助X射线衍射分析和透射电子显微技术,对循环氮势快速离子氮化渗氮层相组成和微观组织形貌进行了深入研究,探讨了其快速渗氮的机理。结果表明,与常规离子渗氮工艺相比,通过周期地控制渗氮温度和氮势变化,快速离子渗氮不仅能显著地提高渗氮速度和增加材料的渗氮层深,而且使合金氮化物种类明显增多,扩散层中的沉淀硬化物也更细小弥散,有利于改善渗氮层质量和提高渗氮工件性能。