基于舵面控制的外挂物分离仿真方法研究

基于舵面控制的外挂物分离仿真是一个典型的多学科耦合问题,需要对其气动性能、飞行性能和控制性能综合进行分析。本文主要围绕数值仿真中计算流体力学（CFD）和控制方程与刚体动力学（RBD）方程的耦合求解、高效嵌套网格技术、耦合飞行控制系统（FCS）的气动/运动/控制的多学科耦合仿真的三个关键技术进行研究。针对以上技术难点,发展了一套基于舵面控制的外挂物分离仿真方法。仿真结果表明,通过舵面控制,有效改善了外挂物在分离过程中的姿态变化剧烈的现象,提升了分离安全性与分离品质;发展的基于舵面控制的外挂物分离仿真方法能够处理复杂运动边界的非定常问题,检验飞行控制律,具有一定的工程价值。     

等离子体合成射流激励器及其流动控制技术研究进展

等离子体合成射流(PSJ)激励器是通过半封闭容腔内电弧放电的温升及压升作用产生高温高速零质量射流的装置,具有射流速度高、边界层穿透能力强、响应速度快、激励频带宽、无活动部件等优势,是一种应用前景广泛的新型主动流动控制激励器。对等离子体合成射流激励器近些年来的研究进展进行了综述,重点综述了激励器在增大控制能力、提高能量效率、拓展环境适应性等方面所进行的优化设计,介绍了激励器研究中所发展的创新手段,并对激励器的能量效率特性和参数影响规律进行了归纳总结。重点综述了等离子体合成射流激励器在横向主流干扰、分离流控制、激波控制、激波/边界层干扰控制等应用领域的研究进展,深入探讨了等离子体合成射流与横向主流、分离泡、激波等典型流场结构的耦合作用机理,分析了等离子体合成射流主动流动控制存在的动量注入效应、冲击波效应、局部加热效应等复杂作用机制,并对未来的研究方向进行了探讨。     

涡流发生器控制喷水推进器进水管流动分离的数值研究

为抑制某型喷水推进平入口进水管低进速比下管内流动分离,提升喷射泵来流的品质,应用涡流发生器（VG）流动控制技术,在进水管内部以及入口前的船底加装涡流发生器。采用雷诺时均模型和SST-kω湍流模型数值模拟进水管内流场,从流动分离、涡系分布和整体性能等方面分析了不同位置VG对进水管流场特性的影响,揭示了VG抑制进水管流动分离的控制机理。结果表明,VG产生流向涡驱动主流与斜坡侧边界层低能流体进行动量交换,增加边界层内的流向动量,从而抑制进水管斜坡侧的流动分离。流向涡在分离区内会发生方向偏移导致进水管内流场不对称。VG在进水管内产生的流向涡强度以及自身附加损失都会影响其控制效果。通过优选VG安装位置,进水管出口的不均匀度系数从0.406下降至0.318,旋流度从3.23°下降至2.14°,出口总压畸变减小,整体效率得到有效提升。     

一种低空满流的大面积比液体火箭发动机喷管

针对传统大面积比液体火箭发动机喷管在低空过膨胀状态下易产生流动分离的问题,采用特征线法,基于最大推力喷管,对其扩张段后半部分型面进行了控制压力设计,以保证新生成的大面积比喷管（低空满流喷管）壁面压力不小于分离临界压力。而后通过仿真手段对设计方法进行了校验,并对低空满流喷管的性能进行了评估。结果表明：基于最大推力喷管型面的控制压力设计方法能够实现预定的设计目标,生成的型面不仅保证了喷管在海平面条件下处于满流状态,还使得喷管对燃烧室压力脉动具备了一定的抵抗能力。当燃烧室压力为8.5MPa、燃气比热比为1.144时,相较于将要产生分离的面积比为40的最大推力喷管,低空满流喷管能够将面积比增加至60,从而提高真空比冲约5.24s。而相比于面积比为60的最大推力喷管,等面积比的低空满流喷管真空比冲损失约为1.57s。     

数字多工器的优化

针对ＦＤＭＡ／ＤＱＰＳＫ信号特征，提出了一种多路信号复用和分离的新方法，高倍率压缩了运算量。实时仿真结果证实了该方案的工程可行性。     

活塞式分离火工装置分离特性的仿真与试验研究

建立了活塞式分离火工装置分离过程的仿真模型，对活塞式分离火工装置在两种边界条件下的分离特性进行了数值仿真，找出了影响活塞式分离火工装置分离速度和分离过载的主要设计因素。试验结果表明：该模型精度较高，具有较强的工程应用价值。     

一种利用动量轮的弹头姿态控制系统概念研究

对一种以动量轮为执行机构的具有中性静稳定外形的再入弹头姿态控制系统进行了概念研究。从动量矩定理和中性静稳定原理阐述了这种控制方案从理论上是可行的。推导了动量轮控制弹头的姿态动力学方程，并基于分离时间尺度方法设计了姿态控制系统。对该姿态控制系统仿真研究表明：1）姿态角跟踪回路性能良好；2）在不需要太大的动量轮控制输入力矩的情况下，能实现滚动通道稳定控制；3）俯仰和偏航通道的正弦跟踪需要相对较大动量矩的动量轮作为执行机构来实现高精度跟踪控制。     

载人航天器连接分离装置的选择、设计和模拟分析

连接分离装置是载入航天器上广泛使用的关键装置之一,本文结合载人航天器发展的实际需要,研究载人航天器连接分离装置的选择、设计和计算分析等问题。对国内外航天器上所使用的几种主要的连接分离装置进行了对比分析,探讨了载人航天器连接分离装置的选择和设计方案,并重点对燃气驱动的连接分离装置作了细致的分析、计算,建立了该类连接分离装置的数学模型。在此基础上开发了一个能够对该类连接分离装置进行模拟分析的具有交互功能的计算机软件,并对可用于载人航天器上的燃气驱动的连接分离装置进行了初步的模拟分析。     

载人航天器连接分离装置的选择,设计和模拟分析

连接分离装置是载入航天器上广泛使用的关键装置之定，本文结合载人航天器发展的实际需要，研究 人航天器连接分离装置的选择、设计和计算分析等问题。对国内外航天器上所使用的几种主要的连接分离装置进行了对比分析，探讨了载人航天器连接分离装置 矣设计方案，并重点对燃气驱动的连接分离装置作了细致的分析、计算，建立了该类连接分离装置的数学模型。在此基础上开发了一个能够对该类连接分离装置进行模拟分析的具有交互功能的     

用于连接与分离的非火工装置

文章主要介绍了几类航天上可用于连接与分离的非火工装置，如基于形状记忆合金（SMA）的连接释放装置，石蜡驱动器，低熔点材料释放装置。非火工装置具有冲击力小、无污染以及可重复使用等优点，非火工装置的这些优点正好是火工装置的不足之处，所以在不能使用火工装置的条件下可以考虑使用非火工装置。文章对接分离装置有一定的参考价值。