新一代运载火箭动力系统试车总体试验技术研究

针对动力系统试验规模大、风险高、密度高、并行环节多、技术难度大等突出特点,试验主体承担单位细化落实试验主体抓总责任,充分发挥抓总、策划、牵引能力,注重工艺流程的持续优化、加强试验过程的统筹协调、安全防范和风险管控,统一指挥十余个参试系统,统领近十个参试单位形成的试验队有序工作,技术状态控制有效,确保了三型运载火箭八个模块十二次动力系统试车准时准点和圆满成功,为三型运载火箭按期首飞奠定了基础。     

面向航天器系统级测试的虚拟测试方法及应用

航天器总体设计正确性和接口实现正确性的及时验证,是提高航天器这类复杂系统可靠性的重要手段。本文提出一种基于模型检测的虚拟测试方法。方法采用窗口树模型(WTM)对复杂系统进行建模,采用状态转移图(STG)作为系统规约刻画系统行为的正确性。方法通过提出基于自动机的模型检测机制,实现了一种面向航天器系统级测试的虚拟测试平台(VTP)原型系统。该平台支持虚拟测试准备、虚拟测试执行和虚拟测试评估等功能,模拟并实现复杂系统总体设计正确性的验证和接口实现正确性的验证。     

基于模型的矢量喷管控制系统设计

为实现矢量喷管控制系统正向研发"V"字模型,使用基于模型的设计方法开展矢量喷管控制系统的设计和验证。建立了包含矢量喷管液压机械单元、矢量喷管控制器及矢量偏转运动的矢量喷管控制系统模型,与发动机模型、飞机模型集成用于矢量喷管控制系统的系统综合设计。使用模型自动测试技术开展数字仿真试验,利用自动代码生成技术和实时仿真技术实现控制软件快速开发和系统半物理试验,试验结果表明了矢量喷管控制系统设计的正确性、高效性。     

航天器对于接近碎片轨迹的高精度预报方法

航天器可以通过地面提前预报的方法获悉有威胁的空间碎片运行情况,并且通过事先机动的方法加以规避,但对于事先没有提前预警的“意外”接近必须采取应急措施进行规避,其前提条件是能够对这些碎片进行快速、精确的轨迹预报,选择适当的相对运动方程并进行参数辩识是其中关键步骤。本文对接近碎片轨迹的高精度描述模型进行了研究,在接近时刻前后使用相对运动方程加修正的方法得到了令人满意的结果,为航天器后继的参数辩识和进行有效的自主规避行为提供了基础支撑。     

基于非线性最优终端匹配的再入轨迹快速规划研究

针对新型升力式再入飞行器再入轨迹终端需满足多约束条件的情况,研究 了一种基于非线性最优终端匹配的再入轨迹快速规划方法。根据升力式再入特性和任务需要 ,将飞行器再入轨迹划分为初始下降段、准平衡滑翔段和终端匹配段,其中初始下降段和准 平衡滑翔段采用单参数迭代搜索法快速生成轨迹,终端匹配段则基于一种全局插值多项式来 离散化控制变量,并采用复形调优法对这一参数化最优问题进行非线性优化求解。仿真结果 表明,轨迹快速规划方法可以在半分钟内生成一条满足多终端约束的再入轨迹,并具 有较高的精度。该方法对于未来新型升力式再入飞行器具有很好的工程应用前景。
     

Investigation of MHD power generation with supersonic non-equilibrium RF discharge

Magnetohydrodynamic (MHD) power generation with supersonic non-equilibrium plasma is demonstrated. Capacitively coupled radio frequency (RF) discharge (6 MHz, maximum continual power output of 200 W) was adopted to ionize the Mach number 3.5 (650 m/s), 0.023 kg/m3 airflow. In a MHD channel of 16 mm × 10 mm × 20 mm, MHD open voltage of 10 V is realized in the magnetic field of 1.25 T, and power of 0.12 mW is extracted steadily and con-tinuously in the magnetic field of 1 T. The reasons for limited power generation are proposed as:low conductivity of RF discharge; large touch resistance between MHD electrode and plasma;strong current eddies due to flow boundary layer. In addition, the cathode voltage fall is too low to have obvious effects on MHD power generation.     

平衡功能测试与评估系统数据预处理方法研究

压力中心(COP)测量在评价人体平衡功能的实验中有着广泛的应用,本文介绍了一种基于FPGA的平衡功能测试系统,该系统以FPGA作为控制核心,实现了六个力分量的同步测量,动态测量出被试者压力中心并绘制轨迹。针对高频干扰严重影响测量准确性的问题,对数据预处理中平滑窗的合理设置展开了实验研究。实验结果表明,使用二分之一数据帧长度的均值平滑窗能有效提高轨迹平滑度。基于本系统,采用不同负重的方式进行工效评估,证明本系统能准确评价平衡功能。测量过程中应根据晃动剧烈程度选择动摇轨迹总长度和轨迹包络面积这两个指标作为评价依据。     

基于熵产最小曲线型散热器参数优化设计及数值模拟

基于参数化设计和模拟方法,采用VB开发了放射状散热器参数化设计模拟软件,可自动生成高质量的六面体网格和进行数值计算.利用该软件快速对风扇散热器组件的结构参数进行性能分析和讨论,加深了对风扇散热器组件各主要参数在散热器整体性能中影响程度的认识.采用并行计算流体力学方法,基于组合优化策略以熵产最小为目标函数对多参数结构风扇散热器组件进行优化,曲线型散热器优化结果比初步设计方案的性能提高了7％.     

再入航天器轨迹机动控制研究

为了有效控制再人航天器的轨迹机动运动，提出了一个新的轨迹控制方法，首先建立了轨迹复合控制系统的数学模型，其次针对航天器轨迹控制系统的不确定性，基于变结构控制理论设计了轨迹机动控制律，在分析气动操纵面和侧向推力器输出特性的基础上，设计了推力器的控制方法，以获得与控制律输出量相同的控制效果，最后设计了气动力与侧向推力的复合控制规律。仿真结果表明，该控制方法能够有效地实现再入航天器的精确轨迹机动，且具有较强的鲁棒稳定性。     

翼伞系统归航的最优控制

阐述了翼伞系统归航轨迹最优控制的建模。在求解过程中采用无量纲化和等数量级的预处理方法 ,提高了计算精度 ,使结果更直观 ,也便于选择加权因子。通过选择合适的加权因子 ,将有终端约束的单目标优化和无终端约束的多目标优化用同一程序求解。分析和总结了在不同初始条件下翼伞系统归航最优控制的特点 ,为工程实际的运用提供了一定的参考