多级固体运载火箭分级多学科设计优化

为了解决固体运载火箭总体优化过程中学科耦合性强、计算复杂、设计效率低等问题,建立了多级固体运载火箭的几何外形、质量、气动、推进、弹道/制导等学科模型,将多级运载火箭分成若干个子级火箭,并通过级间飞行状态连续性条件连接到一起,形成系统级和子系统级的框架。设计了并行方式和串行方式2种子系统的优化流程,以起飞总重最小为目标进行了多学科设计优化(MDO)。结果显示,这2种分级优化的方法与多学科可行(MDF)方法相比能减小优化过程中的迭代次数,得到更好的优化结果,从而验证了分级优化方法在多级固体运载火箭MDO的可行性与优越性。      

多级分解预测与滤波方法

本文在Andrisani等人近年来工作的基础下,进一步发展了线性离散随机系统的多级分解估计方法,提出了比较完善的多级分解预测与滤波公式,并将本文的工作与Andrisani等人的工作作了比较。本文给出的预测与滤波算法计算量较小,便于实时处理,且估算精度与集中估计方法基本一致。文中给出了应用算例,分析了模型误差对预测和滤波结果的影响。     

实际中冷时多级压缩最佳压比的计算

目前，多级压缩最佳压比分配是在中间冷却效果完善及不考虑中冷时存在的压力损失条件下，按压缩机理论耗功为最小来确定的。结论是各级压比分配相等时为最佳，但实际中冷情况并非如此。本以理论耗功最小为目标，分别在换热率恒定或吸气温度恒定等实际中冷的条件下，导出2级和3级压缩最佳压比分配的计算公式，并以2级为例，分析偏离最佳压比值对耗功能的影响。得出多级压缩最佳压比分配与中冷条件有关，即使在相同的冷却条件下，2级和3级压缩最佳压比分配趋向也不相同，对于2级压缩而言，实际压比在最佳值的（0.96-1.06)范围内变化对耗功影响不大于理论耗功值的0.5%，这可视为调整压缩机压比的许可范围。     

Φ1.2 m高超声速风洞引射系统设计与性能试验

针对大型高超声速风洞总增压比高、抽吸范围宽、多级参数匹配等要求,开展了Φ1.2 m高超声速风洞多级引射器系统设计计算与抽吸试验研究。通过对无风洞主气流时第一、二、三级引射器的单级性能调试和多级组合性能调试,获得了三级多喷管中心引射器不同工作参数组合的抽吸性能,试验段静压最低达660 Pa。据此,总结得到了多级引射器高效运行的参数匹配原则。有风洞主气流时的引射系数试验结果与理论计算结果吻合较好,验证了多级多喷管引射器气动设计方法的可行性。设计结果可靠,可为高超声速风洞或其他地面气动试验设备的多级引射器系统设计与运行提供技术参考。     

高温升多旋流燃烧室的数值分析

为了探索高推重比航空发动机可能用到的燃烧组织方式,基于燃烧室空气分级技术,对高温升多旋流燃烧室展开研究。在保证与某型单环腔燃烧室(SAC)扩压器尺寸、外机匣最大直径及燃烧室出口尺寸和边界条件等相同的基础上,对设计模型进行3维数值模拟,并与现有的单环腔燃烧室数值模拟结果和试验结果进行对比分析。研究结果表明:在设计油气比为0.037的情况下,采用多旋流的设计方案,温升达到1153 K,出口温度分布系数达到0.170,同时可获得理想的性能参数,满足高温升燃烧室的设计指标。     

基于VMI的航材周转件两级两层库存配置研究

针对航材供应链上主制造商、供应商、航空公司周转件库存配置问题,借鉴国外民用飞机制造公司的成功经验,提出了供应商管理库存(VMI)模式下面向系统优化的两级两层库存配置模型。该模型在建模中对维修保障供应链等级与维修层级进行抽象并做相应简化。本文分两步优化,先基于单个LRU及其SRU进行优化配置;接着运用边际分析法,以机队的可用度为目标、费用为约束,面向系统寻优。最后给出一个实例,详细介绍了求解优化过程及结果,表明了本文提出方法的实用性。     

基于遗传算法的多级轮盘主动平衡法

对于当代航空发动机的柔性转子,使用经典的振型平衡法需要3～5个平衡面,但是发动机的结构限制了平衡面的个数。基于遗传算法提出了一种平衡多级轮盘的主动平衡方法。通过合理安排每一级轮盘上叶片的排列,使得由叶片产生的主动不平衡量代替配重,从而提供了多个平衡面,满足使用振型平衡法平衡多级轮盘的要求。通过仿真表明,这种方法能够提高平衡精度,降低发动机的振动。     

基于实测数据的海杂波与海面小目标特征分析

目标特性是雷达目标检测识别等精细化处理的基础。设计检测器主要是设计 1个检测统计量,使之在有无目标时有尽可能大的差别。经典的检测主要用幅度特性、相关性等。利用 X波段雷达 2~5级海况下航道浮标实测数据,分别对比分析海况连续变化下海杂波和海面小目标的时间相关性、空间相关性、相对平均幅度(RelativeAver-ageAmplitude,RAA)、相对多普勒峰高(RelativeDopplerPeakHeight,RDPH)和相对多普勒向量熵(RelativeVector Entropy,RVE)5种特征的变化情况。大量实测数据验证表明,随着海况等级增加,海杂波与海面小目标的时空强相关数值逐渐变小:2~5级海况下,RAA具有较好的可区分性;2~3级海况下,RDPH据有较好的可区分性,4~5级海况下区分效果不理想;5级海况下,RVE的具有较好的可分效果。结论对于海杂波背景下雷达目标特征检测方法优化设计具有重要意义。     

武器装备行业供应链库存优化控制研究

本研究通过分析武器装备行业供应链的特点,应用中心化的多级库存优化与控制策略,通过库存优化控制数学模型的建立、对库存点控制参数的求解以及实例分析,证明该优化方法能使供应链库存成本达到最小,缓解了需求信息放大效应带来的成本增加问题,达到了供应链的整体库存优化协调的目的.     

整体级方案的研究

从1980年起,美国空军一直在研究把两级火箭发动机结合在一起的整体级方案(ISC).这种方案可提高多级导弹系统的性能,共用某些导弹结构部件,有效地利用推进系统的可用容积,使发动机可靠性更高,制造成本显著降低.航空喷气战略推进公司(ASPC)一直在研究整体级方案应用于未来的先进洲际弹道导弹(AICBM)、空中发射助推滑翔飞行器(BGV)、快速燃烧助推器和轨道运送飞行器(OTV).这些系统采用和以前不同的部件设计方案和材料,取得了一些研究成果.根据最近完成的详细研究表明,对于体积有限系统,级性能改善30%左右,对于重量有限系统,级性能改善15%.