无控航天器与空间碎片再入的工程预测方法研究现状

无控航天器、火箭末级以及空间碎片再入地球大气层后可能未烧尽,残存的小碎片高速撞击地面,对人类安全和生态系统构成极大威胁。提前预测其再入轨迹并采取预防措施能够有效降低地面风险。文章对无控航天器和空间碎片再入工程预测模型,包括航天器模型、动力学模型、气动热模型和烧蚀解体模型的研究现状进行跟踪与总结,也介绍了国内外有公开资料的工程应用软件,并讨论若干关键问题和进一步研究方向。     

基于三维CFD的RBCC发动机建模方法

RBCC发动机可多模态工作,能适应宽广的飞行包线,因而其火箭尾流剪切作用变化强烈、流道截面变化大,喷油规律复杂,给发动机建模与控制研究带来困难。针对RBCC发动机的地面直连实验构型,采用三维CFD计算分析RBCC流场特点,研究发动机状态变量特征,并基于CFD计算结合拟合法的建模思路,建立了RBCC状态空间模型,模型的计算结果与三维CFD的计算结果有较好的吻合度,均方差满足要求。研究表明,在一定范围内增加计算特征数据点个数,可提高建模精度,但当计算特征数据点的个数超过20时,继续增加点的个数对精度的提高非常有限。     

基于XTCE改进模型的遥控指令生成系统设计

提出了一套改进的基于可扩展标记语言的遥测遥控信息交换(XTCE)遥控元数据模型,重构了空间任务遥测遥控信息描述模型,引入了指令集合元素,使其能够支持更广义的指令,具有更高的扩展性;以该模型为基础,文章设计了一种通用化遥控指令生成系统,采用了自动化软件技术和数据库技术,使遥控数据定义更加便捷、高效。实践证明本系统达到了增强数据处理软件通用性、减少开发成本、降低开发风险的效果。     

装备项目质量进度成本一体化监督方法研究

从项目管理中的三角关系,装备质量进度成本一体化监督模型的可操作性和监督结果的可信性等方面,分析了武器装备质量进度成本一体化监督需求,研究了装备项目一体化监督函数具有的依概率收敛、边际效益递减律和极值等条件,利用卡诺质量模型,以统计均衡分析方法为手段,阐述了项目管理一体化监督函数的生成及求解过程.结合装备研制过程,采用定性分析与定量计算相结合的方式,在大质量观的主导下,以直-8型直升机典型故障为实例,阐明了项目一体化监督函数的求解过程,开展了项目监督风险决策和风险预警工作.     

弧齿锥齿轮齿面拓扑修形及加工参数计算

为了能够实现对齿面啮合性能的灵活控制,针对弧齿锥齿轮小轮提出一种齿面拓扑修形方法,即借助二阶曲面对齿面偏差拓扑的近似表达,将齿面拓扑修形分解为5个方向:螺旋角修正、压力角修正、齿长曲率修正、齿廓曲率修正及齿面挠率修正,通过改变5个方向的修形系数对小轮齿面拓扑结构进行自由控制。在此基础上,建立齿面偏差与机床加工参数之间的修正数学模型,通过构建敏感性矩阵并采用最小二乘法求解,反求出获得修形齿面的小轮加工参数,以便指导加工。以一对弧齿锥齿轮副为例进行修形啮合分析,仿真结果表明:选取齿长曲率修形系数为0.0001,齿廓曲率修形系数为0.0005,齿面挠率修形系数为0.0003,对齿面进行拓扑修形后传动误差幅值为-25.60″,接触迹线倾斜角度变为54.7°,相比原始结果啮合性能得到改善。滚检接触区与理论仿真结果一致,验证了修形方法的有效性。      

涡轮盘热处理过程温度场数值研究

针对涡轮盘热处理复杂工艺过程中温度场的分析需求,开展了流场/温度场一体化建模方法研究.建立了包含流场和固体结构的耦合分析模型,并通过仿真计算研究了冷却方式和涡轮盘旋转等工艺过程对温度场的影响,开展了包含多个工艺过程的涡轮盘温度变化特征分析.结果表明,热处理过程中流场和温度场相互耦合变化,工艺方法对于涡轮盘的温度场变化过...     

基于雷诺平均Navier-Stokes方程的表面传热系数计算

采用有限体积法数值求解控制二维绕流的雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程组,计算了光滑和粗糙NACA0012翼型以及圆柱表面的局部表面传热系数.分析了近壁面网格间距、湍流模式和表面粗糙度模型对数值计算结果的影响.结果表明:切应力输运(SST)湍流模型能够区分层流和湍流边界层的对流传热特性,并能预测转捩的发生;采用Spalart-Allmaras(S-A) 扩展模型能够计算粗糙壁面的对流传热系数,但采用忽略转捩函数的S-A模型不能有效计算层流边界层的传热系数.当近壁面网格间距接近10-5量级的黏性子层时,在光滑和粗糙壁面都能得到准确的传热系数分布.结合合适的近壁面网格间距,湍流模式和表面粗糙度模型可以得到与实验数据十分接近的表面传热系数曲线.通过与求解不可压缩RANS方程得到的结果比较后发现,不可压缩RANS方程主要忽略了压缩和黏性耗散效应,这种效应可以通过绝热升温项的形式并入总体热分析.      

基于有限元法的隧道荷载模型位移反分析

介绍了一种以荷载模型为求解对象的位移反分析法。它是以通用有限元软件为实验平台，利用隧道位移实测值建立荷载灵敏系数方程，根据最小二乘法原理反求隧道模型的荷载，再将正分析结果和实际值进行对比分析井重新调整隧道荷载模型，最终获得较为符合实际的隧道荷载模型。该方法的优点是既考虑了岩土松动荷载效应又能体现支护结构与周围岩土体的共同作用，且具有较好的操作性。     

导引头部件公差分析与设计技术研究及应用

研究了公差分析与优化设计的方法,分析了导引头伺服机构公差分析与设计的主要关键技术.并以导引头伺服机构为对象,针对设计要求,计算了尺寸变化敏感度和尺寸变化作用率,对设计结果进行了分析优化.     

装备维修任务模型研究

首先建立了确定装备维修保障维修任务量模型,在此基础上运用任务安排模型给出了任务数多于维修人员数和维修时间有限两种情况下的处理方法,能比较科学的根据确定的维修任务和维修人员的情况实现对维修任务的分配.