空心弹的阻力特性与气动外形数值分析

作为一种新型超声速弹药,空心弹具有阻力小、精度高等优点,在航空与防空弹药领域具有广阔的发展前景。本文以课题组前期研究的某30mm空心弹为例,基于四阶多项式响应面近似模型,综合运用UG、ICEM CFD、FLUENT、MATLAB等软件,结合单纯形法,以最小阻力系数为目标对空心弹的气动外形进行了优化,得到了α=0°、Ma=3.0条件下的空心弹最小阻力系数及气动外形参数,该阻力系数与前期数值模拟研究结果相同。在此基础上,以最小阻力系数为目标对α=0°与4°、Ma=2.5~4.0条件下的气动外形进行了优化,得到了相应外形参数的变化范围。另外,利用Kriging近似模型和NSGA-Ⅱ优化算法等,并以最小阻力系数和最大升阻比为目标,对α=4°、Ma=3.0条件下的空心弹气动外形进行了优化,得到了相应的优化外形。与初始弹形相比,优化后空心弹的气动阻力明显减小。本文验证了近似模型可用于空心弹气动外形优化设计,可为相关工程应用与研究提供重要参考。     

地球大气再入返回器辐射加热计算方法研究

高超声速再入飞行器的热环境特性是热防护设计的重要基础。它主要包括辐射加热和对流加热,一般情况辐射加热较小可以忽略,但部分再入飞行器在低空还具有极高的速度,辐射加热不能忽略。本文针对高超声速再入飞行器驻点的辐射加热特性开展了研究,采用高温空气辐射加热的四光谱带模型,同时计算方法中考虑了非平衡辐射加热及其“截断效应”。计算结果表明,在低空高速再入阶段,辐射加热比较明显,热防护设计需要考虑辐射加热。辐射加热主要由可见连续光谱辐射构成,红外线谱和紫外线谱的辐射加热也比较明显,紫外连续谱辐射以及非平衡辐射效应均不明显。辐射加热沿球头驻点至球头外边缘逐渐减小,影响辐射加热的主要因素有头部半径、飞行高度和飞行速度。     

冷却介质在层板内流动特性研究(第二部分 数值模拟复杂结构内流场)

用商业软件模拟复杂层板中冷却介质流动特性,以粒子图像速度(PIV)测量技术获得的实验数据,验证所选择的数学模型和数值方法.实验是在确定的径高比1及入口雷诺数4.1×104下进行的.用验证的数学模型及数值方法,向上下扩展雷诺数至2.05×104及8.2×104,改变层板径高比至0.5及2.0, 模拟这两个参数变化对层板内冷却介质流场的影响.模拟结果指出:在相同的径高比下,入口雷诺数的改变对层板内冷却介质流动特性影响很小;相反在相同的入口雷诺数下,径高比改变对层板内冷却介质流动特性有明显的影响.     

液体煤油超声速燃烧数值分析的湍流模型

利用计算流体力学软件对煤油在所设计的双模态燃烧室内的喷雾燃烧进行了数值模拟.采用k-ε三种形式、k-ω两种形式和雷诺应力湍流模型,计算了在飞行马赫数为5,煤油与空气的当量比为0.551时的情况.通过将数值模拟结果与实验数据进行对比,证明这些湍流模型都可用于煤油超声速燃烧的数值计算.并且,k-εRNG模型和k-ωSST模型的计算结果与实验数据最为接近,可以认为这两个模型在模拟煤油超声速燃烧流场中是非常有效的;而雷诺应力模型效果较差.     

基元化学反应一维爆轰波的数值模拟

应用基元化学反应模型对一维氢氧混合气体爆轰波进行数值模拟.采用一端高温高压点火起爆的方式,模拟爆轰波的传播.对一维爆轰波的结构、传播特征以及各个化学组分的变化趋势进行了研究.通过将模拟的结果同国内外的研究结果进行对比,发现了一些规律,为多维爆轰波的数值模拟和脉冲爆轰发动机的研究奠定一定的基础.     

飞行器敏感系统在轨分子污染沾染量预估方法研究

空间环境下,材料出气引起的分子污染效应是影响飞行器寿命和可靠性的重要因素之一。本文就材料出气分子经历的出气、在空间的传播输运和沉积三个过程及有诸多污染出气源存在时,对敏感表面沉积量的影响等进行了研究。建立了针对飞行器敏感系统功能表面在轨分子污染沾染量的预估模型。并利用该理论模型,结合相机镜头结构和空间环境的使用条件,模拟计算其镜头表面在轨飞行期间的分子污染物沾染量随时间变化的结果,同时理论计算结果结合试验测试数据评估相机镜头的在轨使用业绩。结果表明,镜头由于分子污染物沉积引起光学透过率的衰减达30％以上。所得到的结论对完善飞行器的防污染设计,提高飞行器在轨期间安全和性能保障具有重要的参考意义。     

星用非金属材料出气模型的应用

卫星上所用非金属材料,在空间真空环境下存在出气行为,产生污染效应。为了研究这种出气行为,本文以扩散理论为理论依据,推导材料出气模型。利用空间分子污染气体分析仪,测试了星用非金属材料的出气速率变化,对所测数据进行曲线拟合,通过试验和理论分析,证实了模型推导的正确性,结果表明：经过6h的真空加热预处理能够有效减少出气污染。     

侦察-攻击作战航空综合体效能模型分析

对侦察-攻击作战航空综合体的基本概念、组成和功能进行全面系统地阐述;并根据侦察-攻击作战航空综合体作战过程的特点,阐述了评估侦察-攻击作战航空综合体效能的数学模型,为进一步研究该类型作战航空综合体作战效能提供了一些帮助。     

基于uC/OS-II的飞行仪表综合显示系统

首先分析了现代飞机对飞机综合显示系统的要求,以及飞机显示系统的多任务量对硬实时操作系统的迫切需求.通过对各种实时操作系统性能的分析比较,得到结论:μC/OS-Ⅱ适合作为EFIS系统的应用软件运行平台,即在飞机显示控制主处理器的内核中嵌入实时内核μC/OS-Ⅱ,以及针对飞机飞行姿态显示的重要程度来设置μC/OS-Ⅱ任务优先级的方法.最后,作者介绍了μC/OS-Ⅱ在ARM920T内核中的移植方法,设计了飞行显示画面的消息处理模型及针对如何进一步提高μC/OS-Ⅱ在嵌入式系统的执行效率和实时性的问题方面提出了一种解决方案,从而提高了系统的执行效率及实时性.     

航空维修策略研究

归纳了基于时间的维修、基于状态的维修、故障发现、基于设计的维修、基于故障的维修等5种基本的维修策略及其优缺点,研制了选择维修策略的流程,并对相应的维修工作进行了解释。