Finite time L1 Approach for Missile Overload Requirement Analysis in Terminal Guidance

This article analyzes the problem about the missile overload requirement in a homing terminal guidance under various engagement scenarios. An augmented proportional navigation guidance (APNG) model is introduced on the basis of linear kinematics. To analyze the peak-to-peak performance of the terminal guidance system, a new finite time L₁ performance measure for a linear time-varying (LTV) continuous system is proposed. Then, according to the idea of the adjoint system, a novel method for computing the L₁ norm of a linear continuous system is first derived. Within the finite time L₁ framework, the quantitative relation between the guidance loop dynamics and the maximum missile-target maneuver ratio is offered. This relation is expressed in the form of graphs and formulas that can be used to synthesize some of the major subsystem specifications for the missile guidance system. The illustrative examples show that a significant performance improvement is achieved with the proposed guidance loop dynamics.     

Numerical simulation of helicopter maneuverability in aerobatics research

A method for calculating available overloads and for subsequent evaluation of helicopter maneuverability is proposed taking into account specific operational conditions.     

返回舱垂直自由入水砰击过程的数值模拟

文章数值研究返回舱垂直自由入水砰击过程中水气流场与返回舱运动之间的动力学与运动学耦合问题。水气两相流的流动方程选为非定常雷诺平均Navier-Stokes(URANS）方程和Realizable k-ε湍流模型,返回舱的运动方程选为刚体的一维平动方程,水气交界面的追踪采用流体体积函数（VOF）方法,返回舱与水面之间的相对运动采用动网格技术实现。在计算方法得到试验验证的基础上,数值研究了返回舱的不同触水速度、质量对入水过程中砰击力、加速度等参数的影响规律;给出了入水过程中加速度峰值与触水速度及质量之间的定量关系式;发现了返回舱底部的入水砰击压强峰值发生在入水初期,且压强峰值始终位于喷溅射流的根部。     

过载下燃烧室粒子特性与绝热层烧蚀研究进展

总结和分析了国、内外对飞行过载下固体火箭发动机中出现的绝热层烧蚀问题的研究方法。详细阐述了燃烧室粒子粒度参数确定方法、过载流场数值模拟方法及地面模拟过载试验方法等方面研究进展。首次提出了获取过载下粒子分布参数的两种新途径,即基于飞行发动机的粒子收集分析法与故障位置反算分析法,给出了两种方法下的粒度分布参数;并提出了用火箭橇模拟过载下绝热层烧蚀的方法。结合某战术发动机,基于过载流场计算结果,讨论了短时间大过载与长时间中、小过载等两种典型工况对绝热层的烧蚀影响,并给出了热防护设计时应注意的问题。     

着水初始条件对水陆两栖飞机着水性能的影响

针对着水初始条件对水陆两栖飞机静水面降落性能影响的问题,使用非定常雷诺平均Navier-Stokes方程和标准k-ω两方程模型求解非定常流场,耦合流体体积模型捕捉自由液面,结合改进的流场域网格划分策略,并借助任意拉格朗日欧拉方法处理机体、网格和水气交界面三者关系。基于上述方法,探讨初始姿态角、下降速度和前飞速度对着水性能的影响,其中驾驶舱与重心位置加速度、气动力与水动力、俯仰角与吃水深度等参数变化被考虑在内,逐步得到最优着水初始条件。结果表明：增大初始姿态角有利于减缓飞机各位置除初次触水过载峰值外过载峰值的变化。当飞机俯仰力矩出现极值时,驾驶舱垂向过载显著大于其他方向和位置过载。减小初始下降速度,各加速度值也随之减小,值得注意的是重心垂向加速度值与初始垂向下降速度平方值存在线性变化关系。着水前飞速度的选取应使得气动升力略大于重力,飞机才能获得更佳的着水性能。     

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。     

基于MATLAB某型飞机航空直流供电保护研究

在机载直流供电系统保护中,广泛使用的保护装置有熔断器（保险丝）和热断路器（双金属自动开关）,其原因是它们结构简单,且满足航空输配电保护的要求。但是它们本身具有诸多不可克服的缺点,例如熔断器缺乏较集中的过载保护特性且特性不稳定,影响到过载保护的可靠性、熔断时有因过热而爆炸的可能性、部分熔断器因安装位置导致不能目视检查熔断情况及熔断器熔断后在飞行时更新难于操作等等。鉴于这些问题,在过流大、易短路的供电主干线路中使用高可靠性、高稳定性、操作简便、自动化程度高的保护装置对提高飞机供电系统可靠性具有重要意义。提出了某型飞机供电保护方案,在MATLAB平台上实现了模拟仿真,结果表明能够有效地解决线路的短路、过载等故障。     

单轨火箭橇在轨动力特性数值分析

为系统性分析火箭橇在轨动力特性,采用三维Eluer-Bernouli梁单元对火箭橇系统进行离散,通过重构生成长程不平顺轨建立考虑轨道不平顺及滑靴磨损的靴轨非线性接触力模型,由Newmark-β结合Newton-Raphson局部迭代求解非线性动力学方程获得火箭橇在轨动力特性数值解,并通过试验验证,计算结果表明：马赫数为2的速度下火箭橇质心竖向过载峰值约为2 700g;火箭橇在轨占空比与航向速度成正比,马赫数为2的速度下竖向火箭橇在轨占空比为16%;高速段滑靴磨损量占全弹道磨损量的84%,靴轨单次接触磨损量与航向速度3次方成正比。     

机动行为下飞机油箱晃动流固耦合动力学分析

飞机执行机动飞行时整体处于大过载状态,此时的油箱晃动流固耦合问题较为复杂。针对这一问题,以某型飞机整体油箱为研究对象,建立ABAQUS与Star-CCM+联合仿真流固耦合方法,对飞机半滚倒转机动行为下的油箱晃动流固耦合效应进行分析,得到了半滚倒转过程中燃油的形态变化,流体域压力以及油箱部件的应力时程曲线等结果,并探究了油箱充液率变化对流固耦合效应的影响。结果表明：机动过载对油箱部件应力应变的影响大于燃油晃动冲击,除上蒙皮外部件应力均随着充液率增加而增加。     

高过载下固体发动机内Al2O3粒子运动状况的数值模拟

针对φ127 mm、φ315 mm试验发动机及大长细比发动机工作状态和结构特点,开展了燃烧室内三维两相流流动数值模拟,分析了横向和纵向加速度载荷对各种发动机燃烧室内粒子场和聚集带的影响。计算结果表明,不同轴向、横向过载对粒子的聚集位置、聚集浓度、冲击角度、速度有很大影响,轴向过载不变情况下,随着横向过载增大,粒子冲击速度减小、冲击角度增大、冲击位置前移,但粒子聚集浓度变化规律与轴向过载大小有关;药柱结构对发动机内粒子聚集也有很大影响,不同的药柱结构,过载的影响规律不同。