稳态加速度模拟试验设备： 离心机设计（8）

文章分3篇10章详细介绍了稳态加速度模拟试验设备--离心机的设计.上篇对稳态加速度环境及其效应、试验方法和相关标准作了阐述;中篇(上)系统介绍国内外该类离心机发展的基本历程、概貌及典型离心机结构细节,并对其适当予以小结与点评;中篇(下)对离心机运动学进行基本理论分析,研究总体设计和部件设计问题,提出离心机设计原则及相应计算方法;下篇通过一个国家"七五"科技攻关项目的研制报告作为实例,提供读者进行具体设计时参考.文中,作者对多年累积的技术资料与实践心得进行了系统整理与归纳,力求梳理出一条研制稳态加速度模拟用离心机的设计思路与实用程序,使其兼具资料性、技术性与实用性.该文对相关领域的研究者和技术人员将有一定启发与助益,对其他类同设备设计也有某些触类旁通作用,对该专业有兴趣的读者也可作为参考读物.文章主要探讨的对象是中型、大型、特大型航空航天离心机,土工离心机和载人离心机.在第5章中主要介绍了中国的离心机,包括:长江科学院、中国工程物理研究院、中国直升机设计研究所、中国空间技术研究院研制的各类土工离心机及载人离心机概况,重点就其总体布局、主机结构进行了研究,尽可能提供设备外形及细节详图,并予以点评.     

碰撞试验系统中加速度传感器特性仿真研究

航天器对接机构缓冲能力的强弱直接决定了航天器所受冲击的大小,因此对缓冲机构的性能进行测试/试验具有重要的意义。文章以赫兹弹簧阻尼理论为依据,通过仿真计算,分析了质量、速度对碰撞过程的影响;得到了加速度的频率特性;确定了碰撞试验系统中加速度传感器的选择原则。     

任意轨道要素冻结轨道的径向小推力控制策略研究

传统的冻结轨道对轨道参数的设计有较为苛刻的要求,这在一定程度上限制了冻结轨 道的应用。利用轨道平均技术,得出了空间飞行器在J2项摄动影响下轨道要素的平 均变化率,推导了空间飞行器在径向、横向和副法向常加速度作用下轨道要素的平均变化率 ,分析了空间飞行器在径向常加速度作用下近地点幅角变化率的特点,提出了采用径向小推 力的任意轨道要素冻结轨道的两种控制策略。应用这两种控制策略,可以使任意轨道满足冻 结条件,获得任意轨道要素冻结轨道。仿真计算表明提出的任意轨道要素冻结轨道的径向小 推力控制策略是有效的。     

利用航天器分舱段振动试验数据获取整器响应的方法

未来大型组合体航天器振动试验可能难以在现有设备上进行,需要进行分舱考核。文章针对此问题开展了利用分舱段振动试验获取整器响应的方法研究。提出的方法为:根据不同界面下模态的映射关系,利用单舱段的振动试验数据辨识出舱段的两端固支模态;采用模态综合技术计算出整器组合体模态参数,拟合出结构的加速度响应传递函数;结合整器的加速度试验条件可以给出整器的试验响应曲线。仿真验证结果表明该方法合理可行,具有工程应用价值。     

径向入射激波聚焦实验和数值模拟研究

为得到不同入射激波马赫数对凹腔内径向入射激波聚焦过程的影响,对马赫数为1.25和2.18的径向入射激波在实验段内反射聚焦的过程进行了实验和数值模拟研究。用高速CCD拍摄了凹腔中气流流场的纹影图片,并采用保持强稳定性的龙格—库塔格式、加权基本无振荡算法和块结构动态自适应网格加密对激波反射聚焦的过程进行了数值模拟,实验和数值模拟结果吻合较好。复杂的激波形状及其之间的相互作用(如激波反射,激波聚焦和不同激波的相互作用)在实验和数值模拟中都能很好地观测到。通过比较不同马赫数入射激波的反射聚焦过程,发现较高的马赫数下聚焦后能产生射流,而较低的马赫数下却没有。同时发现,入射激波马赫数能影响二次激波出现的位置和强度,进而影响聚焦过程流场的紊乱程度。     

一种验证科氏加速度存在的实验装置及其动力学分析

科氏加速度是理论力学中公认的教学重点和难点,如何将科氏加速度形象地展示出来一直是学者与高校老师追求的目标。针对这一知识点,结合地球仪的外形,巧妙地实现了小球在科氏地球仪上旋转运动和直线运动的完美结合。根据科氏加速度理论,设计转速可调的旋转平台,在平台上设置能实现不同速度的直线运动装置,小球在旋转平台上作直线运动,从而受到科氏力的作用。初始状态时,安装在运动装置内的钢球处于平衡状态;工作时,由于科氏力的作用,钢球压迫弹簧,弹簧发生变形,利用滑轮、引线和位移补偿丝杆组成的传递机构,将弹簧变形量传递到显示装置,从而显示科氏加速度的存在。与现有科氏加速度验证实验装置所不同的是,此装置结构新颖,能吸引学生深入理解和掌握科氏加速度的概念。     

基于序列近似优化算法的固体运载火箭弹道设计

采用打靶法研究固体运载火箭弹道优化设计问题。针对打靶法中智能优化算法效率、优化问题中约束条件提法等方面的不足,引入序列近似优化算法,提出算法中径向基函数高斯核宽度的高效确定方法。数值仿真实验表明,提出的方法可在基本不带来计算量增加的前提下,显著提高代理模型精度,使序列近似优化算法得到改进,提高优化效率。设计固体运载火箭飞行程序。建立弹道优化设计问题数学模型,并将模型中相关等式约束合理转化为不等式约束,降低优化问题求解难度;基于改进后的序列近似优化算法完成某固体运载火箭弹道优化,原始计算模型调用308次之后便搜索到最优解,较传统智能优化算法显著提高了优化效率,优化方案末助推级液体推进剂消耗比原方案减少25.7%。     

运载火箭姿态系统自适应神经网络容错控制

针对运载火箭姿态系统跟踪问题,考虑干扰、执行器故障和模型不确定因素的影响,设计了一种基于自适应神经网络的非线性容错控制律。该控制算法结合了连续的终端滑模控制,径向基神经网络和自适应控制方法。首先,基于滑模控制理论,设计了一种快速终端滑模面,保证系统跟踪误差能够在有限时间收敛至零。然后,在终端滑模面基础上,提出了一种基于自适应径向基神经网络估计的终端滑模控制律。利用自适应参数的神经网络逼近系统参数并提高抗干扰性能,采用平滑连续控制策略消除了终端滑模中的颤动现象。通过李雅普诺夫的分析方法证明了闭环系统的收敛性和全局稳定性。采用数值仿真,验证了提出的基于自适应径向基神经网络的终端滑模控制律具有较好的跟踪性能和精度。     

脉冲雷达凝视模式下低轨碎片相对运动特征分析

脉冲雷达凝视模式是一种探测低轨小碎片的重要方式,其中低轨碎片与雷达的径向运动关系是碎片统计分析的基础.为推算碎片相对雷达的运动特征,基于坐标系的相互转换,先利用雷达测站信息,得到可见碎片在地惯坐标系下的轨道信息;再逆向将目标不同时刻的位置转换至测站坐标系下,得到目标的径向运动特征.在不同要素（雷达波束指向、雷达仰角、测站纬度、目标距离）下,仿真及对比分析了各个参数对速度模糊度、雷达可见性等的影响,得出在凝视模式下目标相对雷达近似做径向匀加速运动,这为后续试验工作提供有力的依据.     

一种微加速度测量系统——全量程测试的结果及展望

本文给出在光子－１１号宇宙飞船上的微加速度测量的结果，此飞船准备用于失重条件下的科学实验和工艺动作。这些测量是通过一个微加速度测量系统Ｓｉｎｕｓ－６ｋ进行的。本文讨论了试验研究得到的数据的分析结果，并展望了一种更好的微加速度测量系统Ｓｉｎｕｓ－１５ｋ，该系统是为将要在１９９９年夏季发射的光子－１２宇宙飞船而设计的。