低温技术在航天领域中的应用

文章从能量耗散、工作温度两个主要技术指标介绍了国外一些典型低温光子传感器;根据寿命、电能分配、质量和防振要求,提出在进行航天器低温系统设计时需要考虑的因素.文章还介绍了国外空间低温制冷机的发展状况、关键技术研究计划,以及进行空间探测的一些实验项目.     

新型空气低温跨声速原理性风洞研制

为解决常规风洞雷诺数模拟不足的问题,采用低温风洞已被证明是一条可行的途径。目前世界上几乎所有运转的低温风洞都是采用液氮气化吸热方法来降低和保持试验气体的温度。对于大型低温风洞,这种制冷方案存在着运转费用高昂和环境污染的缺点。为克服上述缺点,俞鸿儒院士提出了一种用空气作试验气体,藉热分离器制冷并回收排气冷量的新型低温风洞的概念。此原理性风洞的研制就是要从其基本原理、设计特点及实验结果等方面来验证和探     

星球车锥齿轮式差速机构低温传动适应性设计

针对星球车锥齿轮式差速机构在高低温差大的星球表面工作时低温易卡滞难题,对锥齿轮式差速机构低温传动适应性进行设计,建立基于温度的传动回差估算数学模型,并对锥齿轮式差速机构传动回差与传动轴设计参数之间的数学关系进行研究。研制祝融号火星车差速机构工程样机,通过试验测试与理论分析对比的方法对传动回差估算数学模型的正确性进行验证。同时,对利用回差估算数学模型确定的差速机构回差低温传动适应性进行试验测试,结果表明：该差速机构低温传动平稳无卡滞,启动力矩与常温时接近,低温传动适应性良好。     

低温风洞自抗扰控制研究

低温风洞总温、总压和马赫数三者之间具有强耦合,流场容易受到干扰,并且流场的精确数学模型难以获得,这些给高性能的流场控制器的设计带来了困难。自抗扰控制具有不依赖被控对象精确模型、抗干扰能力强、算法简单便于工程应用等优点。为此,本文基于自抗扰控制原理设计了低温风洞流场控制策略。采用自抗扰控制,将总温、总压和马赫数三个通道之间的耦合、流场建模误差、系统的参数摄动和外界干扰等视为总干扰,通过扩张状态观测器将总干扰估算出来并进行前馈补偿,一方面实现总温、总压和马赫数的解耦控制,另一方面提高流场的抗干扰能力。研究以NASA 0.3m TCT风洞为对象,在Matlab/Simulink平台上搭建该风洞流场自抗扰控制模型,并进行了仿真分析。结果表明:自抗扰控制能够很好地实现总温、总压和马赫数的解耦控制,在系统参数具有较大摄动的情况下仍然能够保持良好的控制性能,表现出了良好的抗干扰能力。     

液体运载火箭低温动力系统注气式循环预冷过程的AMESim仿真研究

讨论了液体运载火箭低温动力系统起动前预冷的必要性和循环预冷方案的优缺点,分析了注气式循环预冷的基本原理和影响因素,建立并根据试验数据验证了基于AMESim的注气式循环预冷仿真模型。对不同工况液体运载火箭低温动力系统注气式循环预冷过程进行研究,部分工况获得了与文献试验数据较为一致的规律,并对注气式循环预冷过程伴随的增压下注入气体对贮箱气枕的影响、变过载对系统循环特性的影响和注入气体在贮箱与管路内行为特性等问题进行了分析与讨论。     

极端低温下电液伺服阀温漂特性分析

针对电液伺服阀在极端低温下温漂大的问题，以＋40℃时电液伺服阀初始零偏为基准，采用线性回归方法分析了某型射流管伺服阀不同温度的零偏试验数据，得到了极端低温下的伺服阀温漂与＋40℃时初始零偏的数学关系。分析与试验结果表明：极端低温时射流管伺服阀的温漂与＋40℃时的初始零偏存在非常显著的线性关系。温漂与电液伺服阀制造与装配工艺过程密切相关，与结构及其装配不对称有关。电液伺服阀结构上的微观不对称现象，在极端低温下显现出来，尤其是呈现出较大的温漂。降低温漂的主要措施是提高电液伺服阀结构与装配的对称性，降低初始零偏。     

气氮调温器Y型喷嘴实验及数值研究

基于FLUENT软件离散相模型及气体助力雾化模型,采用欧拉-拉格朗日方法研究通过Y型喷嘴雾化液氮的雾化特性.由于液氮液滴的蒸发相变,与水相比喷雾锥角更清晰且明显减小,约为10°,喷雾距离缩短.分析喷嘴气液工作压力对液氮雾化索太尔平均直径（SMD）、液滴体积分数和数量分数的影响.结果表明：SMD沿喷射方向变化幅度极小;SMD主要受气相速度及气液比影响,气压低时气相速度影响较大,气压高时气液比影响较大;由于相变作用,液氮雾化粒径分布更为集中.数值研究Y型喷嘴用于不同流量需求的气氮调温器的调温效果,出口温度低于98K,进出口温差达到12K,且整个出口温差在±1K以内,能够实现精确控温要求.