Recent active thermal management technologies for the development of energy-optimized aerospace vehicles in China

Recently, the development of modern vehicles has brought about aggressive integration and miniaturization of on-board electrical and electronic devices. It will lead to exponential growth in both the overall waste heat and heat flux to be dissipated to maintain the devices within a safe temperature range. However, both the total heat sinks aboard and the cooling capacity of currently utilized thermal control strategy are severely limited, which threatens the lifetime of the on-board equipment and even the entire flight system and shrink the vehicle’s flight time and range. Facing these thermal challenges, the USA proposed the program of “INVENT” to maximize utilities of the available heat sinks and enhance the cooling ability of thermal control strategies. Following the efforts done by the USA researchers, scientists in China fought their ways to develop thermal management technologies for Chinese advanced energy-optimized airplanes and spacecraft. This paper elaborates the available on-board heat sinks and aerospace thermal management systems using both active and passive technologies not confined to the technology in China. Subsequently, active thermal management technologies in China including fuel thermal management system, environment control system, non-fuel liquid cooling strategy are reviewed. At last, space thermal control technologies used in Chinese Space Station and Chang’e-3 and to be used in Chang’e-5 are introduced. Key issues to be solved are also identified, which could facilitate the development of aerospace thermal control techniques across the world.     

民用飞机冲压空气涡轮系统适航工程技术研究

冲压空气涡轮系统是一种飞机应急能源,其在紧急情况下为飞机提供应急液压源和/或应急电源,对飞机应对紧急情况至关重要。参照AP-21-AA-2011-03-R4中关于航空器生命周期审定过程划分及合格审定活动,结合某型民用飞机冲压空气涡轮系统研制过程,从识别审定基础开始,将适航条款转化成需求,落实到产品设计中,明确条款的符合性方法和验证思路,并给出民用飞机冲压空气涡轮系统适航工程技术的工作流程和方法。此套工作流程已通过某型民用飞机冲压空气涡轮系统的研制进行了初步验证,可为国内民用飞机机载系统的研制及取证过程提供参考。     

紧固件安装点自适应快速创建方法

针对传统紧固件安装点(钉点)创建方法普遍存在的布点效率低下、不易修改等缺陷和不足,利用CATIA 知识工程技术实现紧固件安装点的自适应快速创建。通过创成式生成曲线的方式构建钉点辅助线用户自定义特征(UDF)模板,该模板的优势在于可通过更改其输人元素实现辅助线的快速生成,且可以避免布点时直接使用几何拓扑元素导致的钉点更新失败。将钉点布置条件要求进行参数化,并通过创建的 CATIA 知识工程阵列对同一类型的辅助线进行批量处理,最终实现基于曲线的钉点自适应创建。本方法运用参数化设计理念,实现了钉点位置、个数自适应更新的功能,从而有效减少了因重复性操作导致的人因错误,提高了设计人员布点的效率,具有一定的工程应用价值。     

基于ACME系统的历史型号技术状态管理

在协同设计平台,基于单一数据源进行模块化定义设计的飞机技术状态管理,更改与数据是关联的,而 历史型号的技术状态管理大年代不同,数据分散在不同的管理系统中,存在状态管控与数字化技术文档脱节、纸质审签周期长,效率低,且容易造成单据的丢失等问题。文中借鉴了模块化设计的技术状态管理方法,通过更改请求、更改建议和更改指令定义技术状态管理对象,将更改业务流程转移到ACME系统上,通过在飞机上的应用,验证了运用ACME系统进行历史机型技术状态管理的可行性,此方法操作简单,通用性强,效率高,能够满足型号要求。     

无人机系统人因要求研究

针对无人机系统与有人机座舱人机接口的不同特点,为无人机系统在民用空域正常安全飞行,开展包含飞行、导航和通信三大基本任务的人因要求研究。通过对无人机系统3项系统级任务流程分析,综合考虑人员感知、认知、决策,以及操作需求,得出人员任务、信息显示、控制输入、人机界面,以及通用要求5个方面的人因要求。文中主要从人因工程要求研究方法的角度,给出了无人机系统人因要求的主要内容,未进行详细展开,研究结果适用于无人机系统级人因要求研究和确定。     

通用加速计算在环幕失真校正中的应用研究

大规模场景的沉浸式投影系统大都以环幕作为显示设备,而由环幕造成的几何失真使系统真实感大大降低。从环幕产生失真的几何原理出发,通过建立投影平面和成像面之间的坐标映射关系,生成了一种几何失真校正的理论模型。同时,研究了一种适于通用加速计算的图形硬件架构CUDA,基于其多线程的硬件执行机制,通过将几何失真的校正矩阵组织成纹理进行多重纹理贴图映射,设计了预失真校正的硬件加速算法,该算法还利用基于权值的超采样技术对加速中的走样进行了设计。最后,对该方法的校正效率和效果进行了实验验证,证明该方法具有更高的场景交互速度和很好的校正效果。     

导弹蒙皮红外辐射特性的数值计算与分析

采用逆向蒙特卡罗(RMC)计算方法,在给定的飞行状态下分别计算出亚声速与超声速导弹蒙皮辐射源在不同方位角的2～μm、8～14 μm波段红外光谱辐射强度及强度场分布.结果表明:对亚声速导弹,相对于8～14 μm,其2～μm的辐射可忽略不计;对超声速导弹,相对于2～μm,其8～14 μm的辐射只有0%左右,但其绝对值较大而不可忽略不计.导弹的红外辐射在0°～90°探测位置内增加,在90°～180°内减小.大气对低空亚声速导弹辐射衰减作用强,对高空超声速导弹辐射衰减作用弱.超声速导弹的最大辐射强度是亚声速的18倍.      

关于最优箭线网络图的定义及其唯一性的讨论

近年来,关于最优箭线网络图的绘制规则已有许多种方法。然而,最优箭线图是否是唯一的,有关文献都没有讨论这个问题。本文通过一个反例,指出目前常用的最优箭线网络图的定义是不完整的,符合这一定义的最优图也不是唯一的,文中给出了一个新的定义,并证明有了这一新的定义,就可根据作业分析表唯一地确定最优箭线网络图。     

高超声速飞行器表面气动热和粘性摩擦力计算

本文给出了高超声速飞行器表面摩阻和传热系数 (斯坦顿数 )的计算结果。采用两种方法平面切面法亦即二维边界层近似法和工程方法计算了飞行器高超声速绕流的粘性效应 ,并对两种方法的计算结果作了仔细的比较。由文可见 ,对于在稠密大气层内 ,沿轨道运行头速度恒定的高超声速有翼飞行器 ,能够用本文所采用的两种方法计算其表面摩阻和热载荷。此二法可成功地应用于绕复杂形状物体的流动参数计算。     

COOPERATIVE DESIGN UNDER CONCURRENT ENGINEERING ENVIRONMENT

主要论述了并行工程环境所支持下的群体通过协同合作进行的工程设计活动。文中首先阐述了工程设计、特别是概念设计的相关问题，接着深入剖析了当今智能ＣＡＤ的优缺点，从而提出了一种基于并行工程、面向群体合作的问题设计策略——协同设计。最后以概念设计自动化为例，建立了以协同设计的概念模型，探讨了模型的基本原理、系统组织以及关键实现技术。