HyTRV流场特征与边界层稳定性特征分析

高超声速转捩研究飞行器（HyTRV）是为研究三维复杂外形的边界层转捩问题而设计的一款具备真实飞行器典型特征的升力体标模。为支撑更加全面系统的理论分析、数值模拟、风洞试验和飞行试验研究,采用高精度数值模拟方法、线性稳定性理论（LST）和e^N方法对HyTRV标模的典型流动特征和边界层失稳特征进行了分析。研究表明,HyTRV展现出多个相对独立的横流区域和多个流向涡结构;HyTRV的边界层存在横流失稳模态、第二模态、附着线失稳模态等常见模态。横流失稳模态出现在周向高低压区之间的横流区域,能够主导转捩发生;横流区域同时也存在第二模态,其N值普遍比横流失稳模态小;附着线失稳模态呈现出第二模态特性,且频率非常高。还研究了攻角和单位雷诺数的影响。结果表明,随着攻角增加,标模下表面中心线的流向涡结构逐渐消失,横流雷诺数逐渐减小;上表面流向涡结构逐渐从腰部移向顶端,并出现新的流向涡结构。增加攻角,所有失稳模态的N值总体上逐渐减小;增加单位雷诺数,N值显著增加。基于研究结果,针对流向涡失稳、横流失稳、第二模态和附着线失稳等给出了研究建议。     

小天体高速撞击器视线制导律设计

针对小天体高速撞击器设计了一种视线制导律。为了解决轨道修正机动时机选取问题 ,本文引入B平面点位误差椭圆描述预测撞击点的置信度,通过控制撞击点落入指定的误差 椭圆概率区域内,将轨道修正机动时刻选取问题,转化为对发动机开关曲线的设计。该制导 律利用当前位置、速度信息构建视线旋转角速度与距离变化率,驱动发动机开关抑制视线的 旋转角速率,使其最终撞击到目标点上。严格的蒙特卡罗仿真表明,该制导律在节省燃料的 同时,可以使撞击精度比预测制导方法提高100米以上,达到250米以内。
     

Low-thrust transfer to Backflip orbits

The aim of the work is to design a low-thrust transfer from a Low Earth Orbit to a “useful” periodic orbit in the Earth–Moon Circular Restricted Three Body Model (CR3BP). A useful periodic orbit is here intended as one that moves both in the Earth–Moon plane and out of this plane without any requirements of propellant mass. This is achieved by exploiting a particular class of periodic orbits named Backflip orbits, enabled by the CR3BP. The unique characteristics of this class of periodic solutions allow the design of an almost planar transfer from a geocentric orbit and the use of the Backflip intrinsic characteristics to explore the geospace out of the Earth–Moon plane. The main advantage of this approach is that periodic plane changes can be obtained by performing an almost planar transfer. In order to save propellant mass, so as to increase the scientific payload of the mission, a low-powered transfer is considered. This foresees a thrusting phase to gain energy from a departing circular geocentric orbit and a second thrusting phase to match the state of the target Backflip orbit, separated by an intermediate ballistic phase. This results in a combined application of a low-thrust manoeuvre and of a periodical solution in the CR3BP to realize a new class of missions to explore the Earth–Moon neighbourhoods in a quite inexpensive way. In addition, a low-thrust transit between two different Backflip orbits is analyzed and considered as a possible extension of the proposed mission. Thus, also a Backflip-to-Backflip transfer is addressed where a low-powered probe is able to experience periodic excursions above and below the Earth–Moon plane only performing almost planar and very short transfers.     

曲面红外测温方向性误差分析与修正方法

通过实验验证与理论分析,探讨了曲面特征的红外辐射测温特性.研究结果表明:曲面红外辐射测温在本质上与平面辐射测温相同,满足同一数学表达式;出现曲面红外测温失真的根本原因是被测表面等效面出现了不满足表面漫射条件假设的状况,这主要是由被测表面法向与测量方向夹角过大导致的;通过测量当地表面发射率可以校正因等效面不满足漫射条件假设造成的红外测温结果失真.      

类车体尾迹区流动的实验研究

对后倾角35°类车体在模型风洞中进行实验,运用三维热线风速仪在选定测点上对空间三个速度分量进行采样。对采得的瞬时值进行平均值处理,并制成相应的云图和矢量图。由图谱说明：类车体尾迹区流动具有对称特性,以一对拖曳涡为其主要特征,并明确了拖曳涡的涡核位置。     

高焓风洞中带翼钝锥体尾流电子密度的测量与分析

报道了在爆轰驱动高焓激波风洞中开展带尾翼钝锥体电子密度测试的相关研究工作进展。试验气流为4km/s,密度为0.001kg/m3。诊断尾翼对尾流的影响时,为不影响流场并获得足够的空间分辨率采用针状静电探针;实验结果给出带尾翼模型对尾流电子密度影响的定量结果及受影响的空间区域。     

基于伪谱法的小天体最优下降轨迹优化方法

针对小天体着陆探测下降阶段的多约束轨迹优化问题,基于Gauss伪谱法进行了燃耗最优下降轨迹优化设计,得出了燃耗最优下降轨迹。建立了小天体下降轨迹优化问题的最优控制问题模型,采用Gauss伪谱法进行离散化,转化为非线性规划问题进行了求解。数学仿真结果显示:优化结果符合各项约束条件,以零速度到达了目标着陆点,且符合燃耗最优的优化目标。利用Gauss伪谱法进行小天体最优下降轨迹优化,计算速度快,求解精度高。     

高超声速升力体飞行器等离子体鞘数值模拟

为探究高超声速再入过程中通信“黑障”的影响因素,基于一种化学反应平衡气体组分模型,采用有限体积法求解三维全N-S方程,数值方法采用AUSMPW+格式和LU-SGS隐式求解方法,模拟典型球锥体的高超声速流场,得到的电子数密度分布同RAM-C II飞行试验数据吻合良好。并针对一种升力体外形飞行器进行计算,选取高度范围35~55〖KG*9〗km、马赫数12~25、攻角10°~30°共14个飞行状态,得到了不同状态下的飞行器周围的电子数密度分布情况,对比分析发现电子数密度值与飞行高度、马赫数以及攻角的大小关系密切。     

半无限深理想势流中圆柱形结构固有振动的求解

本文利用加权残数法，求解了浸沉半无限深理想势流中圆柱形结构的固有振动。数值算例表明，这种方法，计算量适中，试函数的选取合理，适用于工程中对水下下航行体固有振动的求解。     

飞机登机门提升机构卡滞工况仿真与试验

舱门机构卡滞是机构运行时较为常见的状况,对于带有分时凸轮的机构来说,纯刚体假设的结果会产生非常大的计算误差。以某机型前登机门提升机构为例,采用ADAMS柔性体分析方法进行仿真,计算出机构内部载荷,分析各个构件的应力,并辅以试验数据进行验证。结果表明,柔性体假设对于机构分析是一套行之有效的方法。