A survey on numerical simulations of drag and heat reduction mechanism in supersonic/hypersonic flows

Along with the survey on experimental investigations drawing attention to the drag and heat reduction mechanism, the authors simultaneously focus on the recent advances of numerical simulations on the schemes applied to supersonic/hypersonic vehicles. The CFD study has evolved as an irreplaceable method in scheme evaluation and aircraft optimization. Similar to our previous experimental survey, the advances in drag and heat reduction schemes are reviewed by similar kinds of mechanism in this article, namely the forward-facing cavity, the opposing jet, the aerospike, the energy deposition and their combinational configurations. This review article puts an emphatic eye on the flow conditions, numerical methods, novel schemes and analytical conclusions given in the simulations. Further, the multi-objective design optimization concept has also been illustrated due to the observable advantages of using CFD over experimental method, especially those performances conducted in drag reduction and thermal protection practice, and this would possess reference value in the design of aircraft system.     

外加磁场对脉冲等离子体推力器性能的影响

为了研究外加磁场对PPT性能的影响,建立了PPT带外加磁场的机电模型,并用三种不同放电能量水平的PPT验证了该模型的可靠性。利用该模型研究了外加磁场强度、模式、位置以及长度对PPT性能的影响。结果表明,对于尾部馈送型PPT,当外加磁场增加时,PPT性能先增加后减小,存在最优的外加磁场强度。对于LES-6 PPT和LES-8/9 PPT,外加磁场从极板的最左端开始施加效果最好;当外加磁场强度分别为0.25T,0.50T,0.75T,1.00T时,这两种PPT对应的最适合施加磁场长度分别是1.3mm,1.8mm,2.1mm,2.3mm和1.6mm,2.8mm,3.4mm,3.7mm。对于TMU PPT,外加磁场从极板的最右端开始施加效果最好,但是施加磁场长度应该根据具体实验结果并结合仿真计算来决定。     

提高GPS单频相位模糊度解算成功率的新方法

相位模糊度的成功解算是应用单频接收机进行高精度快速定位的关键。为了提高整周模糊度解算成功率,本文提出了一种新的算法,包括两项措施：(1)针对仅由几个历元组成的双差法方程系数阵存在着较严重病态性的结构特性,合理设计正则化矩阵,并在此基础上运用截断奇异值法求解模糊度实数解,使模糊度实数解更稳定和可靠,接近真实值;(2)在用最小二乘降相关平差(Least—squares ambiguity decorrrelation adiustment,LAMB—DA)方法进行模糊度搜索时,在Ratio检验的基础上,应用2个分析和比较的准则,对输出的多组候选整数模糊度向量进行分析和比较,甄别出正确的整数模糊度向量。算例表明,新方法不但缩短了模糊度解算所需要的观测时间,提高了模糊度实数解的可靠性和精度,而且显著地提高了整周模糊度解算的成功率。本文为单频接收机在高精度快速动态定位甚至实时定位等方面的广泛应用,提供了新的研究思路。     

平行坐标可视化技术在固体火箭发动机优化设计中的应用

由于笛卡尔坐标系的制约,多变量分析及显示成为复杂固体火箭发动机设计优化的难点之一。将平行坐标可视化技术应用于固体火箭发动机设计优化过程,以高压强固体火箭发动机总体参数优化为例,针对不同优化阶段提出不同赋色原则,说明其在发动机设计优化辅助建模、优化过程监控和优化结果鲁棒性分析中的应用。研究结果表明,平行坐标可视化技术在处理固体火箭发动机设计优化多变量分析及显示问题上具有简单、直观等独特优势,易于工程应用。     

高超声速钝球柱外形表面热流分布研究

文章采用数值求解雷诺平均Navier-Stokes方程方法对高超声速钝球柱地面试验模型进行了计算,比较了不同头部半径和肩部半径条件下表面热流的分布特征。研究表明：钝球柱头部区域表面热流分布与头部半径和肩部半径紧密相关。其中,头部半径对热流分布特征和热流大小均存在显著影响。当头部半径较小时,头部区域热流呈现双峰值分布,热流由驻点峰值逐渐下降,接近肩部时开始上升,至肩部峰值点后又继续下降。随着头部半径的增大,驻点热流减小,肩部热流增加,双峰值分布逐渐演变为单峰值分布,热流由驻点单调上升至肩部峰值点;相对于头部半径,肩部半径主要影响热流大小,驻点热流和肩部热流均随肩部半径的增大而增加,不同肩部半径计算模型的头部热流分布规律基本一致。     

现代战机最佳导引算法研究

针对现代战机向目标空域的导引过程,建立了载机与目标相对运动的数学模型。基于最优控制的相关理论,以导引的准确性和控制的经济性为性能指标,建立了飞机导引控制算法。该导引算法既考虑了导引的角度误差又考虑了目标线角速度误差,通过对所得到的导引算法进行仿真验证,表明所得到的导引算法具有较强的适应性,能够满足飞机的导引要求。     

减振测试振动台及其控制系统

为验证减振器的隔振效果,设计了一套能提供典型振动条件的单自由度垂直往复运动的电液振动台及其计算机控制系统,通过该系统可以在室内模拟定频振动、扫频振动、随机振动及冲击谱等振动条件,完成所测减振器的机械力学性能或产品耐久性寿命测试等试验。系统控制部分采用上下位工控机结构,分别完成数据采集、实时控制,运行参数监控、数据处理的功能,控制策略采用模糊PID复合控制,控制参数可方便调整,能实现典型的波形再现和功率谱再现。系统运行结果表明,无论是时域还是频域均能达到满意的振动模拟。     

表面疲劳裂纹监测与寿命预测

根据损伤容限设计理论,在零件有初始缺陷或在使用寿命中出现裂纹,发生破损时,只要保持有一定的剩余强度,仍能够正常使用,则可不必立即更换[1,2],但为确保使用安全,必须随时掌握裂纹扩展状态,对裂纹扩展剩余寿命有正确的估计。     

C/SiC材料主动氧化烧蚀计算研究

建立了C/SiC材料的热化学平衡烧蚀模型,进行了C/SiC材料烧蚀机理的计算研究和试验验证,理论计算结果和试验数据符合良好。计算结果表明,在高温空气环境下,C/SiC材料的无因次质量烧蚀率B与材料中C元素、Si元素的质量分数及温度、压力有关。在同样条件下,C/SiC材料主动氧化烧蚀速率大于C/C复合材料烧蚀速率。     

核心机派生匹配性能模型及其应用

以成熟的核心机为基础,匹配带不同涵道比风扇（或带增压级）的低压系统,可以派生出不同推力级别的军用或民用涡扇发动机。本文以核心机派生中的部件,整机气动热力匹配关系为理论依据,建立了核心机派生涡扇发动机匹配和性能计算模型,该模型能对核心机在不同工作点下匹配不同低压系统所派生的发动机进行方案设计,并对其设计点和非设计点性能进行预估。