航天大功率电动伺服系统功率驱动设计及验证技术

针对运载火箭30 kW以上功率等级电动伺服控制驱动器的研制要求，设计了一种强环境适应的大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率驱动模组。通过对火箭固体助推发动机工作环境分析，设计了基于光耦驱动器件的功率驱动与保护电路;为有效提升功率驱动模组在高压大电流工作时的可靠性，采用降低功率主回路杂散电感与IGBT有源钳位闭环控制相结合的方法，有效抑制IGBT在大电流关断时的电压尖峰;通过对动力电进行滤波处理，有效解决高压高频信号通过线缆传输时对控制驱动器内、外部的电磁干扰问题;通过IGBT功率驱动电路的单双脉冲测试及连续功率测试，有效验证IGBT功率驱动模组的高压驱动能力，为大功率电动伺服系统的可靠性提供技术支撑。     

一种应用层可靠组播传输控制方法

针对航天运载和战术领域数据处理要求多台终端同时高效显示数据的需求，提出了一种应用层可靠组播传输控制方法。该方法在发送的数据包中添加额外的序号控制信息，发送方定时广播携带已发送最大数据序号的心跳包，接收方根据心跳包中的序号向发送方反馈丢失的报文序号和已收的最大连续报文序号。实验证明，本文提出的应用层可靠组播传输控制方法能够有效地保证组播传输的有序性和可靠性，并在航天数据处理领域得到了广泛应用。     

《航空动力学报》2014年(第29卷)分类索引

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旋转爆轰波与涡轮平面叶栅相互作用数值模拟

由于旋转爆轰燃烧室具有自增压特性，可提高热力循环效率，因此将旋转爆轰燃烧室应用于燃气轮机可进一步提高系统的性能。基于非稳态雷诺时均Navier-Stokes方法，采用剪切应力输运k-ω湍流模型，建立旋转爆轰燃烧室与涡轮平面叶栅耦合计算模型，研究旋转爆轰燃烧室内的复杂波系与涡轮叶片的相互作用，分析涡轮叶栅对高频爆轰压力振荡的抑制作用。结果表明：旋转爆轰燃烧室内的燃气在涡轮叶栅内加速，并且在斜激波后的局部区域马赫数的增加更为明显。斜激波与涡轮静转子叶片的前缘、压力面、吸力面以及尾缘相互作用，由于旋转爆轰波不同的传播方向，使得斜激波与静子叶片呈相互垂直或平行，进而形成两种不同的波系结构。涡轮叶栅对高频压力振荡存在明显的抑制作用，涡轮叶栅上下游高频压力振荡幅值的衰减率达到80%以上。研究结果展示了旋转爆轰波作用下涡轮叶栅内复杂波系结构特征，并对基于爆轰燃烧推进技术的应用提供了一定的理论基础。     

通道参数对超声速叶栅性能的影响

为了研究喉部面积比、喉部位置及稠度对超声速叶栅最小损失点性能的影响，基于直接控制通道的造型方法获得一系列设计马赫数为1.4且具有不同通道参数的平面叶栅。数值计算与流场分析结果表明：根据叶栅通道内激波系结构的不同可将其划分为启动态叶栅与过渡态叶栅。喉部参数主要通过改变激波系位置影响叶栅性能。启动态叶栅喉部面积比越小、喉部位置越靠前，其最小损失越小、静压比越高；过渡态叶栅则相反。稠度改变时叶栅通道中激波系结构发生变化，大稠度叶栅大多处于启动态，最小损失小且静压比高；小稠度叶栅大多处于过渡态，具有更大的裕度。     

FBMC/OQAM系统中改进的峰均比抑制方法

针对偏移正交幅度调制的滤波器组多载波(FBMC-OQAM)系统中峰值平均功率比（PAPR）过高会引起失真且对信道估计性能造成影响的缺点，提出了一种基于相位旋转的干扰消除法（ICM-P）。该方法产生不同的相位序列，与传输数据相乘得到多组数据序列，分别计算其PAPR，并选择PAPR最低的一组进行传输。仿真验证与分析表明：所提方法能有效降低系统过高的峰值平均功率比，误码率不高，且信道估计性能较原ICM方法没有明显下降。     

中弧线角度分布对跨音叶栅特性影响研究

中弧线角度分布形式对压气机叶片表面等熵马赫数分布具有重要的影响。为了对比不同压气机叶型的流动特征，采用数值模拟和平面叶栅试验相结合，对两种中弧线角度分布形式的跨音叶型在不同来流工况下的气动特性展开了详细研究。结果表明：在设计点，前加载配合均匀加载的中弧线角度分布叶型能够消除叶片吸力面的局部超音区，与前加载的中弧线角度分布叶型相比，叶片表面等熵马赫数分布更加饱满。其次，前加载配合均匀加载叶型能够推迟叶片吸力面的涡层失稳，减弱了吸力面分离涡与端壁分离涡的耦合作用，进而改善了端区的流动状况，截面平均总压损失系数降低了8.2%。最后，对非设计工况下两种中弧线角度分布的气动特性进行了分析，随着来流马赫数的降低，两种中弧线角度分布叶型的损失差异逐渐减小，均具有较优的气动性能。来流速度对叶片表面等熵马赫数、损失分布和分离面形状特征影响较小，仅影响叶片表面等熵马赫数和损失数值大小。     

带有时间与探测约束的“到达-回避”博弈

针对飞行器具有运行时间约束以及所携带探测器具有有限探测范围的现实情况，在传统生命线对策问题的基础上提出了一类考虑时间约束与探测约束的新型“到达-回避”定性微分对策博弈。通过分析对策问题所有可能的中性终端集以及问题对应的哈密顿方程，给出了防御者与进攻者最优博弈策略形式。利用所得到的策略和攻防双方的约束条件，得到了原问题对应界栅的精确解，并通过数值仿真验证了界栅的正确性。所得到的界栅可将博弈空间分为攻防双方的获胜区域，并可用于快速判断博弈问题最终结果，为飞行器攻防博弈双方的策略制定提供理论依据。     

一种补偿t-OPT噪声的冗余捷联惯组故障检测方法

为提高基于等价空间原理的故障检测方法在冗余捷联惯组故障检测中的适用性和鲁棒性，提出了一种补偿噪声的t检验最优奇偶向量法(t-OPT)。该方法在最优奇偶向量法(OPT)的基础上引入t检验构造了新的故障检测函数，使用卡尔曼滤波算法补偿了t-OPT方法中故障检测函数的随机噪声，使检测方法在奇偶残差统计特性未知、存在噪声干扰和故障幅值较小的情况下，仍可以实现对故障器件的准确定位。仿真结果表明：该方法可以检测到冗余捷联惯组中低故障幅值的常值漂移，有效降低了常值漂移故障检测的虚警率以及线性漂移故障的检测时延。     

基于数据同化的试验数据驱动的叶栅流场预测

为了更精确地预测压气机叶栅流场，发展了一套基于两步集合卡尔曼滤波数据同化方法的试验数据驱动的流场预测框架。首先使用测试函数校验了集合卡尔曼滤波算法的准确性，并探讨了各超参数的选取准则，分别使用S-A和SST湍流模型对MAN GHH叶栅在设计马赫数不同攻角工况下流场进行了试验数据驱动的流场预测，预测流场与试验测量结果高度相符。结果表明：相比原始参数的预测结果，数据同化校正后的流场与试验测量结果的偏差减小了将近70%；对于多数工况校正后流场叶片吸力面尾缘分离泡尺寸明显减小，分离起始点延迟，2种湍流模型校正流场的来流边界条件、流场物理量分布具有较高的一致性，表明试验数据驱动的流场对湍流模型的依赖性较低。