燃气动力弹跳机器人在不同地面弹跳能力

燃气动力弹跳机器人具有很强的越障能力,但不同特性地面对其弹跳性能影响较大。针对上述问题,对燃气动力弹跳机器人起跳过程的动力学模型进行理论与试验分析。首先建立了机器人起跳动力学模型,利用Hunt-Crossley模型对机器人脚与地面的作用力进行分析;然后构建试验平台,对模拟硬黏土、草地进行静态、动态力学特性测试,得到相应的力学参数;最后对弹跳机构在刚性地面、模拟硬黏土和模拟草地分别进行弹跳分析与试验。在一定充气压力条件下(丙烷0.01 MPa、一氧化二氮0.21 MPa)燃烧室内燃后压力基本相同(最大压力约3.1 MPa),而弹跳机构(总重为3.55 kg)在刚性地面和硬黏土地面的弹跳高度分别为2.0 m和1.4 m,在草地地面相对充气压力为0 MPa条件下,其弹跳高度为0.1 m。结果表明,机器人在松软的地面较刚性地面弹跳高度较低,且模拟3种地面的弹跳试验结果与分析结果较为吻合。      

Chlorella vulgaris culture as a regulator of CO2 in a bioregenerative life support system

It is the primary task for a bioregenerative life support system (BLSS) to maintain the stable concentrations of CO₂ and O₂. However, these concentrations could fluctuate based on various factors, such as the imbalance between respiration/assimilation quotients of the heterotrophic and autotrophic components. They can even be out of balance through catastrophic failure of higher plants in the emergency conditions. In this study, the feasibility of using unicellular Chlorella vulgaris of typically rapid growth as both “compensatory system” and “regulator” to control the balance of CO₂ and O₂ was analyzed in a closed ecosystem. For this purpose, a small closed ecosystem called integrative experimental system (IES) was established in our laboratory where we have been conducting multi-biological life support system experiments (MLSSE). The IES consists of a closed integrative cultivating system (CICS) and a plate photo-bioreactor. Four volunteers participated in the study for gas exchange by periodical breathing through a tube connected with the CICS. The plate photo-bioreactor was used to cultivate C. vulgaris. Results showed that the culture of C. vulgaris could be used in a situation of catastrophic failure of higher plant under the emergencies. And the productivity could recover itself to the original state in 3 to 5 days to protect the system till the higher plant was renewed. Besides, C. vulgaris could grow well and the productivity could be affected by the light intensity which could help to keep the balance of CO₂ and O₂ in the IES efficiently. Thus, C. vulgaris could be included in the design of a BLSS as a “compensatory system” in the emergency contingency and a “regulator” during the normal maintenance.     

载人航天器密封舱门的可靠性验证试验方法

论述了载人航天器密封舱门的功能、工作原理和主要故障模式,确定了舱门的可靠性特征量,基于计量型可靠性试验的基本思路,提出了舱门的可靠性试验方法,包括试验方法选择、试验件状态及试验条件的确定、试验程序、故障判据和可靠性评估方法,给出了应用示例,为载人航天器密封舱门的可靠性验证提供了技术途径。     

叶片加工误差对压气机性能的影响

在压气机三维动叶片结构参数中,叶型的前缘角、后缘角、前后缘形状、弦长、厚度、不同叶高位置这6个典型参数同时受加工误差影响,对压气机性能影响较大。为找出叶片加工误差对压气机性能的影响规律,对某跨声速压气机转子叶片的加工误差进行了研究,针对加工误差引起的上述6个典型结构参数变化,归纳出3个加工水平,并采用正交实验法设计出27个样本,通过数值计算对所有样本的性能进行对比分析。结果表明这6个典型结构参数的加工误差综合作用对压气机的总压比、效率、流量影响较大,增加的最大量分别为2.02%、1.47%、1.87%,减小的最大量分别为-0.87%、-1.42%、-0.88%,极差分析表明影响效率的主要参数为前缘角误差、厚度误差,影响总压比的主要参数为前后缘形状、厚度误差、不同叶高位置,影响流量的主要参数为前缘角误差、前后缘形状,回归线性分析证实压气机效率、流量的变化与上述典型参数的加工误差综合作用成线性关系。     

大型航空运输企业航班恢复系统(RM)应用研究

随着航空公司机队规模和运营航线的不断扩大,在发生大面积航班延误时,航空公司需要快速计算出最优的航班恢复方案。为了提高运行控制效率,探索一种优化控制的方法,根据经济效益、航班正常等不同的目标要求,计算出最优的运行方案,最终达到快速、高效地调配航班。分析了大型航空运输企业不正常航班恢复的主要场景,在此基础上筛选了制约航班恢复的关键约束条件,设计了航班恢复和校验的基本逻辑,通过应对台风处置的实际案例,验证了某大型航司和美国世博公司的航班恢复系统(RM)在实际案例应用中的效果,总结了该航班恢复系统的优点和存在的风险及短板。实践表明,该系统可缩短2 h航班运行恢复时间,平均每个受影响航班减少延误30 min,减少相应的成本2万元,提升整体航班正常率3%~5%。     

活塞式发动机安装架载荷与强度研究

为了拓展活塞式发动机安装架适航审定思路,对《正常类、实用类、特技类和通勤类飞机适航规定》(CCAR23-R3)、《航空发动机适航规定》(CCAR-33-R2)及甚轻型(AC-21-05)、超轻型(AC-21-06)飞机适航标准中规定的活塞式飞机发动机安装架设计要求进行分析,给出了活塞式发动机安装架结构设计载荷工况计算、强度分析和试验验证方法。结果表明:活塞式发动机安装架主要采用超静定多路传力桁架结构设计;活塞式发动机安装架正常载荷工况共11组;活塞式发动机安装架静强度分析主要考虑管材拉压弯剪及焊接接头与螺栓连接接头强度。     

基于等效磁路的LIPS-200离子推力器磁场特性

以放电室阳极振荡电压和放电损耗的最小化为目标,结合正交试验方法,获得了性能提升后可实现长期稳定工作的LIPS-200离子推力器最佳磁路结构与磁场构型。基于此,运用等效磁路方法,采用有限元离散形式,建立了LIPS-200离子推力器放电室磁场模型,研究了特定空间排布下电磁体的永磁体替代方案。利用放电室磁感应强度测试和整机工作性能对比验证了永磁体替代方案的等效性及分析方法的可行性和计算结果的正确性。结果表明:两种磁场状态下的推力器放电室特征位置磁感应强度相对误差低于5%,且推力器工作敏感参数变化情况符合预期,满足磁路等效目标,达到磁路结构再优化,工作性能再提升的整体目标。      

星载永磁霍尔推力器磁场分析与实验研究

磁场是评价星载霍尔推力器性能水平及工作特性的重要因素,也是开展推力器优化设计的重要自由度。针对航天器姿态调整等空间轨道任务对霍尔推力器应用需求,分析了影响永磁霍尔推力器磁感应强度的关键因素。在此基础上,利用磁路等效法,采用有限元离散形式,建立了基于永磁材料的霍尔推力器磁场模型,利用国外同类产品工程数据验证了磁场模型分析方法的可行性和计算结果的正确性,最终获得了设计所需的推力器磁路构型、永磁体结构尺寸及相应的永磁霍尔推力器样机。将永磁霍尔推力器磁场分析结果与实测结果进行对比,并对整机性能进行了实验验证,结果表明:推力器性能实验结果与设计要求相符性较好,额定供气、供电状态下,推力器阳极电流符合设计要求,整机推力达到3.52mN,比冲达到685s,较好地实现了永磁霍尔推力器设计目标。     

热声载荷作用下薄壁结构非线性响应分析和试验验证

针对热声载荷作用下薄壁结构大挠度非线性响应问题,开展了固支约束金属薄壁板结构热声激励试验及数值模拟分析。通过计算结果与试验结果对比,表明两者结果存在一致性,进而验证了薄壁板在热声载荷作用下动态响应计算方法和数值模型的有效性。在此基础上,针对加筋板结构完成了多种热声载荷组合作用下的动力学响应计算,获得了时域位移响应。重点对该结构在后屈曲状态下的3种典型振动形式进行分析,总结出热载荷与声载荷之间的相对强度决定了板的不同跳变形式。采用统计分析方法建立了位移响应的概率谱密度函数（PDF）并绘图,清楚地显示了后屈曲板的PDF表现出双峰现象。使用功率谱密度（PSD）函数分析了响应频率和峰值随着温度升高的变化,并确定了板的软化和硬化区域。总结了屈曲前/后结构特定区域拉应力和压应力的变化规律,并阐述了造成这种变化的原因。本文工作可对热声载荷作用下薄壁结构响应分析和动强度设计提供参考依据。     

基于图像智能识别技术的拉力计自动检定系统

采用标准力值传感器、丝杆升降机及挂架结构取代砝码下挂方式,构成拉力计自动检定系统。采用步进电机驱动螺旋升降机丝杆解决了加载机构自动力值加载问题。系统自动采集标准传感器输出力值数据。采用摄像设备实时拍摄拉力计游标移动位置图片,上传到计算机,采用Hopfield神经网络智能识别软件进行识别处理,获得游标位移的数字信息,转化为测力计读数信息,由此构成拉力计自动检定系统,从而提高检定自动化水平和工作效率。