远征上面级研制技术发展

远征上面级研制自2009年开始,经过6年研制工作后,2015年3月30日成功首飞,至今已发展形成了适应不同发射需求的远征系列上面级,累计发射近20次,将40余颗大型航天器精准送入中轨道(MEO)、地球同步轨道(GEO)、倾斜地球同步轨道(IGSO)、太阳同步轨道(SSO)、再入轨道等多种空间轨道,实现了空间运输系统跨越式发展。对10年来远征上面级的研制技术发展进行了回顾,分析了其技术优势和关键技术研究情况,并对我国上面级的后续发展提出建议。     

拦截机动目标的三维协同中末一体化制导律

针对空中来袭目标机动能力较大、单枚导弹无法有效拦截的问题,提出了拦截机动目标的三维协同中-末一体化制导律。根据目标和拦截弹的最大机动能力计算所需的最少拦截弹数量,解算出末制导的初始阵位约束,根据阵位约束,设计基于改进比例导引的协同末制导律。基于中制导开始时目标速度,迭代求解出预测命中点以及中末交班约束,提出基于预测命中点的时间角度协同中制导律。在三维场景下对协同中末制导律进行仿真验证,结果表明：该方法能够有效满足中末交班的阵位要求以及末段拦截精度,实现对机动目标的有效拦截。     

三对转涡轮及其基本分析

本文对文献 [1]提出的三对转涡轮进行了较为详细的基元级分析。首先模拟常规涡轮分析,定义了 1 6种可能的典型级。按此定义以及本文建议的级独立自变变量,就可得到很简明的不同典型级的功率特性示式。针对这种级的可能应用场合—三轴涡轮发动机的具体要求,分析了各种典型级的适用情况。这种涡轮可得到比常规级高得多的功率系数而且效率也会有所改善。      

涡轮非定常流数值计算方法研究

在实际叶片排几何模型不变的条件下,采用交接面周期性处理方法可大大缩小非定常流计算域,减小计算量,但该处理方法会给非定常流计算带来一些近似,通过某跨声速涡轮级三维粘流数值计算,分析和评估计算方法,结论是该方法不改变时间平均下的稳态性能参数,而且可用于多级涡轮非定常流计算.      

反舰导弹末制导雷达最小方位搜索范围确定模型

针对目前各国日益重视电子干扰而反舰导弹末制导雷达搜索范围却呈现逐步扩大的趋势,进行了最小方位搜索范围确定模型的研究。把目标机动范围和目标指示精度误差作为圆分布来处理,按照捕捉概率不小于0.99的要求,利用解析算法,建立了反舰导弹末制导雷达最小搜索范围确定的基本模型,并在把主要误差综合为目标指示精度和侧向横移两类误差的基础上,对模型进行了修正。对开机距离为30 km,35 km和40 km时不同条件下高亚声速、超声速反舰导弹末制导雷达的最小方位搜索范围进行了仿真。结果显示,高亚声速反舰导弹末制导雷达的最小搜索范围在±40°之内,超声速反舰导弹在±27°之内,对应比某些现役反舰导弹末制导雷达的搜索范围要小。     

一种涡轴发动机转速抗扰控制器设计及应用

主要研究了涡轴发动机控制问题.自抗扰控制(ADRC)是近年来新兴的控制方法,在不改变原有发动机串级比例积分微分(PID)控制结构的基础上,提出并构建了一种串级PID+扭矩ADRC补偿的控制结构,该结构充分利用了ADRC控制强的干扰补偿能力.最后,在直升机/发动机综合模型仿真环境下,通过模拟直升机大幅急速升降操作,验证了该算法具有比较理想的抗扰控制效果,能够较好地抑制直升机操控过程中大的扭矩扰动对涡轴发动机造成的不利影响.      

用于低速模拟试验的低速模型压气机气动设计

介绍了旨在改善高压压气机性能的低速模拟试验方法,及其在国内外的发展情况。在参考国外成功经验的基础上,基于一定的相似准则,摸索出了一套低速模型压气机的设计方法。为了验证该方法的可行性,针对某方案设计的高压压气机后面级设计了一台4级重复级低速模型压气机。借助全三维黏性流场计算,证明该压气机模拟级进、出口各主要气动参数沿径向的分布,以及转子、静子叶片表面压力系数的分布与高压压气机的被模拟级是一致的。从数值计算的角度初步证明了利用该方法设计低速模型压气机是可行的。     

变循环发动机性能数值模拟

在常规双轴涡扇发动机性能模拟程序的基础上,添加了模式选择阀门、前可调面积涵道引射器、后可调面积涵道引射器、核心涵道等部件模块,并加入了低压涡轮导向器面积、高压压气机转子叶片角度、风扇转子叶片角度、核心驱动风扇级转子叶片角度等调节变量,编写了双外涵变循环发动机性能数值模拟程序,模拟了一种带核心风扇级的双外涵变循环发动机的高度、速度和节流特性.计算表明:与单外涵模式相比,双外涵模式的单位推力和耗油率低,受飞行条件影响的主要为前涵道比.随着低压转子转速的降低,双外涵模式的总涵道比呈增大的趋势,发动机的耗油率大幅降低.此外,变循环发动机在几何调节参数不变的情况下,对工作条件较敏感,必须特别注意各调节参数与发动机工作条件的匹配.      

活塞发动机高空动力恢复方法的探索研究

本文分析了新一代无人机动力的发展,针对小型无人机的活塞式动力装置的性能特点,提出了一种小型无人机二级增压系统匹配的高空实现方法。并对发动机的高空性能进行了初步分析,验证了方案的可行性,为高空无人机动力设计提供了设计依据。     

拉瓦尔喷管计算模型的改进及其整机仿真验证

根据拉瓦尔喷管的典型工作状态.建立了零维拉瓦尔喷管气体动力学模型,并将其集成到发动机整机部件级模型中,开展了发动机整机加速动态仿真.仿真结果表明:①随着喷口面积的不断收小,发动机低压转速加速曲线存在一段"先降后升"区域,这与实际试车结果吻合;②贴口正激波被推出管外的瞬间,出口马赫数从亚声速突变至超声速,但喷管出口流量、发动机推力变化连续,未见突变现象.