固体火箭发动机Al_2O_3凝结及颗粒破碎的数值模拟

Al2O3凝结对固体火箭发动机Al颗粒的燃烧效率及燃气流动有很大影响。结合拉格朗日方法,建立Al2O3凝结模型,分析了在Al2O3烟雾凝结及颗粒自身破碎作用下,不同初始直径Al颗粒的燃烧效率及燃烧室流场的变化规律。计算结果与同条件下的测试数据有较好的吻合,颗粒分布符合相关实验现象。结果表明,小颗粒燃烧后,流场温度及Al2O3烟雾分布均匀;随颗粒初始直径的增加,径向出现明显分层现象;在发动机出口,小颗粒燃烧效率较高,颗粒中Al2O3质量分数较大,但破碎程度较小;随初始直径增加,颗粒燃烧效率逐渐降低,颗粒中仍含有大量未燃烧的Al,破碎程度提高,颗粒数目急剧增加。     

超声速气流中凹槽结构煤油喷射和掺混研究

针对凹槽超声速气流中的喷射掺混现象开展了实验和数值计算研究。实验中采用了高速阴影法和PLIF(Plane laser induced fluorescence)方法详细地记录了实验现象。结合高速阴影得到的喷射和掺混随时间的流动变化过程,分析了其流动结构和机理。针对在凹槽内喷射的方案研究了喷射压力(1.0 MPa,3.0 MPa,4.0 MPa)、喷射角度(45°,90°)、来流总压和马赫数对掺混的影响。结果表明:在高速气流中,煤油破碎雾化机理依赖于大速度差、强剪切气流作用。煤油雾化区和来流空气混合边界存在涡结构。对小孔(d=0.4 mm)喷射,即使在高压(4.0 MPa)垂直喷射条件下,煤油射流产生的弓形激波强度也较弱。由于剪切层的存在导致上述参数变化对煤油穿透深度的影响较小。     

基于H_∞控制的飞机俯仰角控制系统设计

将H∞控制理论应用于飞机俯仰角控制系统的设计。首先,按照干扰抑制原理将控制系统的设计转化为H∞标准控制问题;然后,通过选择适当的加权函数构造出广义的被控对象;最后,采用Matlab的鲁棒控制工具箱求得俯仰角控制器。频域分析和时域仿真均表明,所设计的控制系统具有较好的标称性能和鲁棒性能。     

航空电气系统绝缘电阻自动测试系统

针对飞机电气系统绝缘测试部位和设备数量繁多、手动测试效率低、容易造成事故隐患等问题,介绍了一种航空电气系统绝缘电阻的自动化测试方法,设计并实现了通用航空电气系统绝缘电阻自动测试系统、该系统运用工控机自动控制与测试技术,自动完成测试,并实现数据处理、信息存贮等功能。应用表明该系统安全可靠、自动化程度高、测试速度快、可扩展性强。     

科氏质量流量计全数字闭环系统的设计与实现

科氏质量流量计(CMF,Coriolis Mass Flowmeter)全数字闭环系统,采用现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)和现代数字信号处理方法对CMF传感器进行稳定精确的闭环控制,实时性和精度较高.以高速并行器件FPGA为运算和控制核心,在相位控制中引入FIFO(First In First Out)组件,通过控制FIFO的读、写请求信号来改变时间差,实现对拾振和激励信号的相位差准确、稳定的控制;采用不连续和连续幅值控制相结合的非线性幅值控制方法,快速、准确地设定幅值,适应性强,实现对拾振信号幅值的良好控制,并控制拾振信号以稳定的幅值输出,提高CMF的测量精度和稳定性.实流标定对比实验结果表明:CMF数字闭环在零点稳定性、动态响应特性和重复性方面都优于模拟闭环,并在一定程度上提高了CMF的测量精度.      

一种改进的GPS信号捕获策略的性能分析

针对一种克服位翻转设计的GPS信号捕获策略缺乏理论评估,以及判决门限计算公式失配的问题,对该策略下的接收机捕获性能做了理论分析及定量评估,给出了虚警概率和检测概率的解析表达式,以及修正的判决门限计算公式。从理论上证明了这种策略在存在数据位翻转时的有效性,并指出当利用传统判决门限计算公式对该策略进行设计时,预期性能与实际捕获性能间存在较大偏差,而给出的修正计算公式可以得到与真实值吻合的分析结果。该结论对接收机研制有指导意义和实用价值。     

旋转对称结构零部件时变可靠性模型

分析了旋转对称结构零部件的失效特点以及对称单元数对零部件可靠性的影响,建立了能体现对称单元数的旋转对称结构零部件强度概率密度函数和累积分布函数.分别以随机载荷作用次数和时间为寿命度量指标,建立了随机载荷作用下能够全面体现载荷、强度、对称单元数、寿命指标等参数影响的旋转对称结构零部件时变可靠性模型与失效率计算模型.研究表明:在强度不退化的情况下,旋转对称结构零部件的可靠度也会随着寿命指标(载荷作用次数或时间)逐渐降低,失效率随寿命指标逐渐减小.对于具有相同对称单元的旋转对称结构零部件,随着对称单元数的增加,零部件可靠度会降低且失效率会增大.     

金属蜂窝板高温环境下的隔热性能试验与计算

采用红外辐射加热式气动热模拟试验系统,进行了高温环境下的金属蜂窝板隔热性能试验研究,试验温度最高达到800℃;采用有限元的方法进行了金属蜂窝板传热特性数值模拟,计算中考虑了蜂窝板内部金属蜂窝芯结构的导热,蜂窝腔内壁面间的辐射换热和蜂窝腔内空气的传热.研究结果显示,金属蜂窝板后表面的试验测试数据与数值模拟结果吻合的很好.金属蜂窝板在高达800℃高温热环境下的隔热性能数值计算和试验结果将为航天航空器的防热结构研究提供参考依据.     

一类MIMO非线性系统的局部化自适应控制

针对一类不确定多输入多输出非线性系统,提出了一种局部化鲁棒自适应控制方法.提出的方法采用了指令滤波反推进行虚拟控制律的迭代设计.使用局部化逼近器对未知函数进行在线逼近.引入谱半径,避免了控制系数矩阵的估计必须非奇异的假设.对于固有逼近误差和外部扰动,采用自适应边界控制进行补偿.在自适应律中引入局部化σ修改,保证了边界参数估计的有界性,同时克服了全局遗忘特性.稳定性分析证明了提出的控制方法能够保证闭环系统的所有信号有界.仿真实例进一步验证了提出方法的有效性.     

铝合金焊接结构的应力松弛及控制

针对生产现场大尺寸5A06-H112铝合金板箱形件拼焊制造过程中存在应力松弛的问题,对多种焊接工艺方法进行了研究.通过对不同焊接接头的力学性能试验、残余应力测试、焊接金相和硬度测量结果对比显示,铝合金焊接结构的应力变化存在先升后降的变化趋势,而TIG焊由于采用较小的线能量和多层焊,较MIG焊其应力松弛的程度存在差异.结果表明,增加焊后时效时间8～10d,并采用TIG焊技术将有效减小铝合金焊接结构的应力松弛,使端头下沉减少50％左右,满足了设计图纸的要求.