高过载条件下固体发动机内流场及绝热层冲蚀研究

针对Ф315mm实验发动机和某发动机工作状态及结构特点，进行了发动机燃烧室内三维两相流动数值模拟和内绝热层的炭化冲蚀规律研究。计算中应用了颗粒轨道模型和二阶迎风有限体积方法，对纵、横加速度载荷下的两相流动进行了模拟，分析了纵、横向载荷对两种发动机燃烧室内粒子场和聚集带的影响；应用绝热层炭化冲蚀和两相流粒子热增量模型，分析了实验发动机在多种纵、横向过载作用下的绝热层冲蚀规律。在与Ф315mm实验发动机结果对照后，修正了炭化冲蚀计算所需参数，进一步预示了发动机的三维两相流场和炭化冲蚀率，并在35gn过载下分析了推进剂含铝量对粒子聚集密度和炭化冲蚀的影响。计算结果为发动机故障分析和实验发动机试车结果评定提供了理论基础。     

模拟过载条件下燃烧室凝相颗粒形态参数试验研究

通过地面模拟过载粒子收集试验装置,完成了推进剂在3种不同压强工况下的粒子收集试验,初步获得了粒度分布特性、微观形貌特性及成分分布等形态参数。研究结果表明,粒子中径分布明显高于非过载状态,5.6~11.5 MPa范围内,d(0.5)主要分布在120~190μm之间。同时,针对某飞行试验发动机残骸故障处残留凝相粒子进行了收集与分析,并与地面同种压强状态下粒子形态参数进行了对比,两者分布较为一致,均呈双峰分布,粒子d(0.5)约为100~130μm。     

轴向磁场磁通切换永磁电机控制系统建模及仿真研究

提出了一种新型结构的6/13极定子模块式轴向磁场磁通切换永磁(AFFSPM)电机。该电机具有结构紧凑、转矩密度大、效率高和容错性能强等特点。分析了AFFSPM电机结构和工作原理,推导了AFFSPM电机的数学模型。利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了AFFSPM电机控制系统仿真模型,分别对滑模速度控制和比例谐振控制的控制策略进行仿真研究,分析对比AFFSPM电机的转速、转矩和三相电流的波形。仿真结果表明,与比例谐振控制策略相比而言,滑模控制策略下该新型AFFSPM电机控制系统具有较好的静态和动态性能。     

一种多扰流片装置的推力矢量特性数值研究

针对常规扰流片推力矢量装置无法提供滚转控制力矩的问题,提出了一种适用于多通道控制的多扰流片矢量结构方案.采用三维数值仿真方法,分析了多扰流片装置喷管内流场结构与推力矢量特性.结果表明,扰流片面阻塞率对多扰流片俯仰/偏航矢量的影响规律与单扰流片一致,扰流片面阻塞率与轴向推力成反比,与侧向力成正比.相同扰流片面阻塞率时,俯...     

抗高过载硅微杯型振动陀螺结构设计与仿真

微机械陀螺是现代制导武器的核心器件,但是制导武器的发射过程中伴随着巨大的加速度过载。针对微机械陀螺结构在大过载情况下活动质量块受过载影响大的问题,设计了一种抗高过载MEMS杯型振动式陀螺结构。结合四波腹运动原理,对杯型陀螺结构的工作原理、振动特性以及抗高过载特性进行了分析。在ANSYS有限元分析软件中建立了该硅微杯型陀螺结构的有限元模型,分别进行了模态分析、谐响应分析。仿真分析结果显示,该硅微杯型陀螺驱动模态与敏感模态固有频率的频差为0.8kHz,工作模态的频率匹配性较好。根据冲击动力学原理分析了此结构在半周期正弦加速度冲击载荷作用下的冲击响应,谐振结构在100000g的瞬态冲击作用下的最大应力为11.38MPa,最大位移为8.06nm,证明该结构具有优良的抗冲击特性。     

小型微槽道热管90°弯曲前后传热性能比较

针对直径为6mm,长为210mm小型槽道柱状热管通过压扁和弯曲制成的厚度分别为3mm和2mm,绝热段90°弯曲的扁平弯曲热管进行试验研究.对热管的轴向温度分布、极限传输功率、热阻以及蒸发段和冷凝段换热系数等进行了测试和分析.研究结果表明:2mm厚热管在弯曲前后的传热性能基本保持不变.对于圆柱状热管和3mm厚扁平热管,直管在极限状态时,只有靠近蒸发段端点的温度骤然上升;弯管在极限状态下的蒸发段温度呈梯次增加.弯管的极限传输功率小于直管,热阻与直管相近.直管的蒸发段换热系数随着功率的增加稍有增加,在出现传热极限时急剧下降;弯管的蒸发段换热系数随着功率的增加一直下降.无论是直管还是弯管,冷凝段换热系数均随功率的增加稍有下降.     

基于数据驱动的弹性高超声速飞行器控制方法

高超声速飞行器存在气动非线性强、复杂振动干扰等特点,参数不确定性大条件下传统依赖于精确模型的控制方法品质下降明显,需要进一步提高控制系统在线适应能力。针对弹性高超声速飞行器过载跟踪性能在线优化和弹性振动影响下的控制参数优化问题,提出了一种基于数据驱动的自学习控制方法,首先将高超声速飞行器输出反馈控制问题转化为状态反馈形式,采用鲁棒自适应动态规划算法设计了适用于过载跟踪问题的无模型控制参数在线优化方法,然后针对飞行器复杂弹性振动干扰的问题,提出了基于陷波滤波器的自适应动态规划控制方法,从而保证了振动影响下的控制参数在线优化效果。仿真结果表明,在不依赖于准确模型参数的条件下,所提的方法能够有效实现弹性振动干扰下的控制参数在线优化,并提高过载跟踪控制品质。     

压力畸变试验进气道轴向力数值计算研究

航空发动机在地面试车台进行进气压力畸变试验时,带插板的进气道由于气动载荷的影响会受到较大的轴向力冲击,从而将受到的轴向力传递给固定进气道的进气道支架进而又作用到试车台动架,并对发动机及台架安全造成影响。为评估进气道所受的轴向力大小,采用Fluent软件进行流场计算和数值积分的方法,对插板位于进气道2个典型位置的模型进行了数值分析。结果表明：带插板的进气道所受的轴向力主要来自于进气道唇口和插板2部分,并且2个分力方向相反;2个典型位置所受合力的方向都为发动机逆航向,合力大小分别为107 N和13 183 N。     

模拟过载对猕猴眼压及视神经的影响

针对航天返回段过载环境可能对眼造成不利影响的问题,研究模拟过载对猕猴眼压及视神经的影响。12只猕猴分为A组和B组,每组6只。采用离心机模拟嫦娥号、阿波罗号过载曲线,A组以卧姿、B组以躺姿分别进行13 G和15 G重力模拟过载,2次过载暴露间隔24 h。于13 G过载前(基线)、13 G过载后、15 G过载前、后应用iCare手持式回弹眼压计测量眼压、离体UBM观察房角结构、HE染色观察小梁网及视神经改变。结果显示：与基线眼压相比,A组和B组13 G、15 G过载后眼压均下降(P<0.001,P<0.05),B组降低幅度小于A组;13 G与15 G过载后两组之间眼压降低幅度均有统计学意义(P<0.05)。B组有1只猕猴双眼出现眼压异常升高伴睫状充血等急性高眼压症状,离体UBM未观察到前房变浅及房角狭窄等异常,HE染色未发现小梁网异常;短暂眼压升高未发现视神经形态有明显异常变化。过载可能导致个别眼压异常升高,短暂过载对猕猴视神经未发现明显影响。     

固体火箭发动机结构可靠性评估的过载试验法

提出了将产品置于极严酷的环境下降低其可靠性,再用经典的方法来推断额定环境下产品可靠性的过载试验方法。阐述了如何利用过载试验的信息评估额定状态下的可靠性,讨论了过载试验设计中确定过载系数及最小过载系数问题,最后以某个发动机壳体试验数据为例作了计算,并分析了评估结果对变异系数的敏感性。算例表明,对额定状态下需作２００～３００次试验考核的产品,如果提高载荷２０％～３０％,则只需作４～５次可靠性试验考核。这种方法对高试验费用的小子样产品可靠性评估具有很好的经济性和实用性。