小卫星非常规动力学分析与控制

针对小卫星研制中出现的一些非常规动力学问题进行研究,并提出解决办法。针对小卫星组件最大冲击谱量级超出常规冲击试验规范谱的分析与验证困难,通过研究提出了能够分析评估组件高量级冲击的方法。针对小卫星随机振动下强度设计方法还存在较大误差,分析了系统模态质量比与模态频率在一定频段的影响规律,认为忽略模态质量耦合会带来误差,提出了考虑模态质量耦合的准静态载荷计算方法。最后,针对小卫星整星开展了减振研究,分析了正弦和随机减振效果,对于对称安装减振系统,提出了减振系统的主频率计算公式。     

2 AU以内的“渐进型”太阳高能粒子事件模拟

太阳高能粒子（Solar Energetic Particle,SEP）事件是影响地球空间以及深空辐射环境的主要因素之一。“渐进型”太阳高能粒子事件中的高能粒子主要来自于日冕物质抛射（Coronal Mass Ejection,CME）所驱动的激波扩散加速（Diffusive Shock Acceleration,DSA）过程。CME驱动的激波在行星际的传播过程中,其结构不断演化,进而影响到高能粒子的加速过程。本文利用二维太阳高能粒子加速和传播模型,对发生于2014年4月18日的太阳高能粒子事件实例进行了数值模拟。模型考察了黄道面上2 AU的距离以内包含地球所在位置的4个不同点,分别计算了每个点上高能粒子的通量。数值模拟的结果表明：黄道面内不同位置的观察点,与激波波前的磁力线连接不同,从而导致观察点处高能粒子的通量有着显著的差异。该模型的计算结果可以为深空探测计划开展辐射环境研究提供必要的输入。     

SiC/CVD SiC复合涂层的抗氧化及抗热震性能研究

为了提高C/SiC复合材料耐高温性能,采用泥浆浸渍裂解与真空化学气相沉积(CVD)在材料表面制备了SiC/CVD SiC复合涂层,通过XRD、SEM分析了涂层组成与结构;研究了复合涂层的高温抗氧化(700～1 500℃)和抗热震性能。结果表明,泥浆浸渍法制备的SiC涂层具有一定的封孔效果,可使材料开孔率下降,但高温抗氧化效果并不佳,1 200℃氧化10 min后材料弯曲强度保留率下降明显仅有86%。CVD SiC涂层结构致密,与SiC封孔涂层结合较好,在700～1 500℃具有较好的抗氧化效果,随着氧化温度的升高,氧化后涂层完好,表面O元素逐渐增加,材料失重率缓慢增加但不大于0.5%,且材料性能并未下降。涂层材料在1 200℃-10 min短时热震5次后材料弯曲强度保留率仍有95%以上,且未出现开裂、剥落等热震损伤。在1 200℃-30 min长时热震10次后,涂层材料基本被完全氧化,材料失去保护作用,弯曲强度下降至90%左右。     

Simulating planetary wave propagation to the upper atmosphere during stratospheric warming events at different mountain wave scenarios

Parameterization schemes of atmospheric normal modes (NMs) and orographic gravity waves (OGWs) have been implemented into the mechanistic Middle and Upper Atmosphere Model (MUAM) simulating atmospheric general circulation. Based on the 12-members ensemble of runs with the MUAM, a composite of the stratospheric warming (SW) has been constructed using the UK Met Office data as the lower boundary conditions. The simulation results show that OGW amplitudes increase at altitudes above 30 km in the Northern Hemisphere after the SW event. At altitudes of about 50 km, OGWs have largest amplitudes over North American and European mountain systems before and during the composite SW, and over Himalayas after the SW. Simulations demonstrate substantial (up to 50–70%) variations of amplitudes of stationary planetary waves (PWs) during and after the SW in the mesosphere-lower thermosphere of the Northern Hemisphere. Westward travelling NMs have amplitude maxima not only in the Northern, but also in the Southern Hemisphere, where these modes have waveguides in the middle and upper atmosphere. Simulated variations of PW and NM amplitudes correspond to changes in the mean zonal wind, EP-fluxes and wave refractive index at different phases of the composite SW events. Inclusion of the parameterization of OGW effects leads to decreases in amplitudes (up to 15%) of almost all SPWs before and after the SW event and their increase (up to 40–60%) after the SW in the stratosphere and mesosphere at middle and high northern latitudes. It is suggested that observed changes in NM amplitudes in the Southern Hemisphere during SW could be caused by divergence of increased southward EP-flux. This EP-flux increases due to OGW drag before SW and extends into the Southern Hemisphere.     

前缘钝化和化学非平衡效应对斜爆震发动机进气道特性的影响

为了探究前缘钝化、化学非平衡效应对斜爆震发动机进气道的工作性能及出口温度边界层分布的影响,采用热完全气体、化学非平衡气体两种模型对不同顶板、唇口前缘钝化半径下斜爆震发动机进气道进行数值模拟,结果表明：相比基准进气道,钝化后进气道上壁面温度边界层厚度较大,下壁面温度边界层厚度较小;在化学非平衡气体模型下,顶板前缘钝化半径(R1)>2mm时进气道的顶板附近和分离区内离解反应较为明显,唇口前缘钝化半径(R2)>2mm时进气道的唇罩、唇口板附近离解反应较为明显;当钝化半径≥4mm时,两种气体模型下进气道出口总压恢复系数和静温的相对变化量绝对值大于0.5%,有必要考虑化学非平衡气体效应对进气道出口性能的影响。     

侧板边界层对正激波/边界层干扰特性影响的数值模拟研究

为了研究外压式进气道处于临界工况时结尾正激波同时与压缩面和侧板上边界层的相互干扰,专门设计了三组具有不同前伸长度侧板的简化构型作为研究对象,利用数值模拟手段评估了侧板边界层厚度对正激波/边界层干扰特性的影响。仿真结果表明,当没有侧板边界层参与干扰时流动呈现较好的准二维特性,但当侧板边界层参与干扰后将形成较强的角区干扰结构,该角区三维干扰结构与对称面上的准二维干扰结构存在此消彼长的关系。此外,波系的空间形态也将由“准二维λ波”结构变为“双λ波+角区压缩波”结构,波系形态的改变则进一步导致壁面回流区分布以及摩擦力线拓扑结构变得更加复杂。     

GRECO与行波求解低散射目标后向RCS

GRECO(Graphical Electromagnetic Computing)技术是目前分析高频区复杂目标雷达散射截面(RCS)最有效方法之一.对低散射截面目标而言,行波效应往往贡献显著,在行波效应较强的某些区域,行波值甚至超过面元与棱边贡献,本文通过GRECO与行波混合法求解低散射目标后向RCS.利用低散射支架为实例,给出与实验结果符合良好的RCS曲线,具有工程实用价值.      

RCS分析中多次反射的计算及程序实现技术

介绍目标RCS分析计算中多次散射的计算方法,计算多次散射时主要考虑面元-面元之间的相互作用,计算过程采用几何光学法(GO)、物理光学法(PO),在总后向RCS计算中还运用了等效电磁流法.同时,文中讨论计算多次散射的程序实现技术.最后,给出计算例子,考虑多次散射时总的后向RCS计算结果与前人发表的实验结果相吻合.      

一种有效的消波装置

对无限长渠道中小振幅入射波通过两块间距为ｌ,透水性能不同的多孔透水板的反射和透射进行了研究。应用分离变量法得到了反射波和透射波的波形。结果表明,当ｌ为入射波半波长的倍数时,反射波和透射波振幅最大,消波效果差,最佳消波率为５０％。当ｌ为入射波１／４波长加半波长的倍数时,反射波和透射波振幅最小,消波效果好,最佳消波率大于５０％。此外,还得到了无反射波的条件。     

发射药颗粒床中对流燃烧的实验研究

设计了耐压值为1000MPa的半密闭爆发器, 研究了单基发射药颗粒床中的点、传火过程和压力波动现象, 考察了实验参数(推进剂特性、空隙率、剪切片厚度等)对多孔床中对流燃烧特性的影响。实验观察到一维压力波的传播与反射;火焰传播过程中药床存在动态压缩现象, 这是形成压力波的主要因素;在低的装填密度下, 药床中未形成一维燃烧波。