应用鲁棒动态逆和三时标分离的飞航导弹过载控制系统设计

选用普通舵系统来设计一种低成本高性能飞航导弹过载控制系统.这种情况下舵系统的动态特性将不能忽略.假设舵系统具有一阶动态特性,导弹的单通道(例如纵向通道)成为一个三阶的被控对象.应用三时标分离的方法将导弹动力学(含舵系统)分离为三个一阶的动力学子系统,这三个子系统分别对应于过载层(慢速子系统)、角速度层(中速子系统)和角加速度层(快速子系统),对这三个子系统分别进行动态逆控制设计,应用基于李雅普诺夫稳定性的鲁棒控制方法,分别设计出期望的慢、中、快动力学子系统,以保证动态逆控制系统对气动系数摄动的鲁棒稳定性.为了简化计算,对快速子系统的控制规律进行了近似处理.给出了各个子系统带宽参数的选择方法.仿真结果验证了该方法的正确性和有效性.     

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。     

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。     

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。     

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。     

过载环境下1.002mm管内流动沸腾传热的实验

通过地面离心转台模拟过载,对R134a在内径为1.002 mm管内的沸腾流动传热进行了实验研究。结果表明:管内流动沸腾传热特性随着重力的变化而变化;在重力为3.16g(g=9.8 m/s2)时,过载下的传热系数比常重力下的大;随着过载的增加,大多数情况下传热系数先增大后减小,转折点在1.1g~1.4g;在3.16g时,部分传热系数开始出现低于1g时的情况;干度对传热系数的影响特性因重力不同而不同。研究了常重力下流动沸腾预测模型对过载环境的适应性,鉴别出了对过载数据预测较好的公式。      

高过载永磁同步电动机设计研究

永磁同步电动机(PMSM)的过载能力受到铁心饱和、电枢反应的制约,常规设计PMSM无法满足一些高过载应用场合的需求。分析PMSM过载能力的影响因素,研究定子裂比和气隙长度等结构参数对其影响方式,进而分析得出相关结构参数对于PMSM过载能力的影响规律。设计了1台额定功率1 kW的高过载能力PMSM,有限元仿真结果显示该电机可达到5.26倍过载能力。     

具有迎角／过载限制器的俯仰增稳系统控制律的研究

本文以JJ-6飞机为例,研究了采用具有迎角/过载限制器的俯仰增稳系统对该机在大迎角下稳定性和操纵性的影响.并根据该机在大迎角下的偏离/失速运动机理,探讨系统中限制器边界值确定的原则。研究结果表明,该系统具有抗偏离/失速的能力,进而可以防止尾旋发生。但在大迎角下过大的横侧操纵,飞机仍能进入尾旋运动。