一种姿控发动机推力优化方法

大气层外飞行器的姿态控制一般采用姿控发动机的喷气控制,姿控发动机的推力水平直接影响到姿态控制的效果。从稳态推进剂消耗、抗干扰能力以及控制平稳性的角度对姿控发动机的推力设计要求进行了理论阐述。在此基础上,得到一个综合的指标函数,对其进行了优化和仿真验证。     

液体单元推进剂燃烧效率计算理论

引言由于液体单元推进剂的供给系统、燃烧室结构,调节过程以及地面准备工作等均较液体双组元推进剂的简单,所以这种推进剂早已广泛地应用在导弹和飞机上。例如美国的海蛇地空导弹采用硝酸异丙酯作为辅助能沅,苏联的宇宙号第二级РД-119火箭发动机采用偏二甲肼作为驱动涡轮的工质,而目前大量的姿控发动机是采用无水肼作为主能沅。近几年来,液体单元推进剂的应用则又有了更进一步的发展,例如报导了美国研制成功一种用于海军水中兵器动力系统第二代的低成本单元推进剂,     

单组元姿控动力系统动态过程仿真研究

以单组元姿控动力系统为研究对象研究多台不同推力量级发动机工作时的动态过程.基于模块化建模,在MWorks软件平台上二次开发了包含液体管路、电磁阀、反应室等单组元姿控动力系统典型组件的动力学模型,搭建了动力系统中发动机起动、关机、脉冲工作等动态过程仿真模型,并通过试车数据验证了仿真模型的正确性与有效性.在单组元动力系统中...     

“阿波罗”姿控发动机系统

本文介绍了美国阿波罗姿态控制发动机系统的一般概况。本文分两部分,这是第一部分。 第一部分介绍了阿波罗登月过程,姿控发动机安装、座标位置、控制规律及推力曲线的特点,并应用了阿波罗-4的遥测数据来说明这种姿控发动机的特点和它的脉冲工作状态。 第二部分包括用于登月舱和服务舱的R-4D-l发动机,用于指挥舱上的SE-A8发动机、带皮囊的推进剂贮箱,电磁活门、减压器及有关的活门和附件,还对三个舱的反作用姿控系统原理图作了介绍。     

弹用固体姿控发动机内弹道性能实验研究

姿控发动机用于提高导弹机动性能。确定了固体姿控发动机实验器的设计参数,给出了可重复使用的星形和管形装药实验器结构简图,描述了试验台和试验流程。分析发动机试验数据后认为点火药量、堵盖打开压强、推进剂药形分别影响内弹道曲线的爬升段、平衡段、拖尾段;根据试验现象认为胶体密封大于42MPa的压强不可靠,连接刚度不足使推力曲线出现振荡。     

具有侧向脉冲推力的动能拦截弹姿控发动机组合点火研究

针对具有侧向脉冲推力和气动力复合控制的动能拦截弹,需要解决姿控发动机的组合点火问题.首先,建立了姿控发动机组合点火的模型;然后,在此模型基础上,设计了姿控发动机的点火规则,并对姿控发动机不同位置布局的能量利用率进行了分析;最后,通过仿真验证,结果验证了这种姿控发动机点火规则的可行性,对今后的研究工作具有一定的参考价值.     

姿控发动机布局方式研究

大气层外飞行器的姿态控制一般采用姿控发动机的喷气控制,姿控发动机的布局直接影响到姿态控制的效果。对国内外飞行器的姿控发动机布局的发展情况进行了综述,并从工程实践的角度出发,讨论了姿控发动机在布局时需要考虑的一些矛盾因素。在此基础上,提出了利用耦合解决这些矛盾的思路以及姿控发动机布局的3条基本原则。仿真结果表明利用耦合改善了姿态控制效果。     

R-4D双组元姿控发动机的研制(二)——推进剂活门设计

R-4D双组元姿控发动机有两个活门,一个燃烧剂活门,一个氧化剂活门,直接装在发动机头部,控制推进剂喷入燃烧室,这些活门必须迅速开关,以便使发动机在10～15毫秒之内就能点火,并提供稳定冲量。 表Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ综合了活门的特性和快速响应数据,图（1）所示为活门结构,活门在发动机上的安装示于本文（一）。     

姿控发动机脉冲工作的管路瞬变特性

采用有限差分格式的特征线方法 ,对某姿控推进系统发动机真实推进剂管路在脉冲工作情况下的瞬变特性进行了数值研究 ,对影响发动机多次脉冲启动的重要参数进行了定量计算 ,对比分析了试验结果与计算结果的一致性。说明该方法可方便地对包括许多管路、阀门和推力室的复杂系统进行动态性能分析 ,所得结果对于液体火箭发动机管路工程设计具有重要参考价值     

液体火箭发动机技术

液体火箭发动机是采用液体推进剂的火箭发动机的简称,属于使用液体推进剂的化学火箭发动机。液体推进剂由输送系统送到发动机泵前,经泵加压后进入发动机推力室进行燃烧穴双组元推进剂雪或分解穴单组元推进剂雪,将推进剂的化学能变为热能,产生高温高压燃气,通过推力室喷管膨胀,将热能变为动能,以高速方式从喷管内向外喷出,产生反作用力--推力,为火箭飞行提供所需的动力。液体火箭发动机的优点是比冲高(250～500秒),推力范围大(单台推力在1克力～700吨力)、能反复起动、能控制推力大小、工作时间较长等。液体火箭发动机主要用作航天器发射、姿…     

飞航式火箭助飞鱼雷弹道建模及仿真

针对垂直发射飞航式火箭助飞鱼雷，分析其在空中各阶段的受力和运动情况，建立相应的空中弹道模型，并对模型进行了仿真，分析了火箭助飞鱼雷总质量、助推发动机推力、巡航发动机推力变化对飞行时间的影响。仿真结果表明，所建立的模型符合火控弹道模型要求，而且文中所建立的模型简明直观，可用于垂直发射飞航式火箭助飞鱼雷的火控解算。     

基于粒子群优化算法的平流层飞艇总体设计

平流层飞艇总重最小化能一定程度上反映总费用最低的设计目标,满足有效载荷功率需求是飞艇总体设计的出发点和落脚点。本文在飞艇参数建模中引入了太阳电池曲面铺装模型以及昼夜能源闭环模型;以整艇重量最小为设计目标,以昼夜能源供需平衡、浮重平衡、推阻平衡三大平衡问题为约束条件,运用粒子群优化（PSO）算法对飞艇的外形尺寸参数进行优化设计;分析了有效载荷功率需求和功率密度对于飞艇总体设计结果的敏感性。分析结果表明：（1）飞艇总重随有效载荷功率线性增加;（2）飞艇总重随有效载荷功率密度增加而迅速减小,但变化率逐渐变小,飞艇总重趋于稳定。最后,能源系统仿真的结果表明了飞艇总体设计方法的有效性和设计结果的临界特性。     

战术导弹多学科设计优化

建立了战术导弹多学科系统分析模型,提出了战术导弹多学科设计优化方法.通过系统级总体设计优化和并行的子系统级发动机设计优化的嵌套循环,得到满足战术导弹总体设计指标的最优发动机设计方案,即得到内外弹道相匹配的发动机最优推力时间曲线,实现了战术导弹多学科设计优化,缩短了战术导弹总体和固体推进学科的设计周期.战术导弹设计优化时不仅考虑了导弹战技性能指标要求,而且还考虑了22个典型攻击目标的运动特性,增加了导弹最优设计结果的实用性.     

用非线性规划求解有限推力最优交会

利用非线性规划方法研究了航天器的有限推力最优交会问题。这种方法利用了近年来发展起来的直接优化技术,用分段多项式来表示整个轨道的状态和控制向量,将最优控制问题转化为非线性规划问题。在应用这种方法时,先将整个轨道分为若干推力段和无推力段,然后利用配置方法产生推力段的约束段,利用状态转移矩阵来产生无推力段的约束。最后,对共面轨道情况下的交会进行了数值仿真,验证了方法的有效性和鲁棒性。     

Novel approach for active vibration control of a flexible missile

This paper investigates the feasibility of using an active dynamic vibration absorber (ADVA) for active vibration control of a flexible missile system through simulation. Based on the principles of a dynamic vibration absorber (DVA), a ring-type ADVA is first designed to attenuate the elastic vibration of the flexible missile, and the design of the active controller adopts the proportional-integral-derivative (PID) control algorithm. The motion equations of a flexible missile with an ADVA, which is subjected to follower thrust at its aft end, are derived using the Lagrangian approach. Taking the minimum of the root mean square (RMS) of the lateral displacement response of the center of mass as the objective function, a genetic algorithm (GA) is used to optimize the parameter of the DVA and PID controller. The numerical calculations show that the ADVA and DVA are effective in suppressing the vibration and provide approximately 41.2% and 17.6% improvement, respectively, compared with the case of no DVA. The ADVA has better performance than the DVA. When the missile is subjected to follower thrust, the effect of vibration reduction is more effective than the case without follower thrust. It is feasible to reduce vibration and improve the stability of flexible missiles by means of the ADVA.     

基于运载能力评估的固体运载火箭推力向量控制方案比较

从对运载能力影响角度开展固体运载火箭发动机推力向量控制系统比较分析研究。设计了三种采用不同发动机推力向量控制系统的多级固体运载火箭方案,将增广乘子法与共轭方向法相结合,对固体运载火箭上升段弹道进行了优化设计,给出运载能力评估结果。研究表明,起飞质量均为50 000kg,目标轨道均为300km太阳同步轨道时,采用栅格舵和侧喷流作为推力向量控制系统方案,比采用燃气舵和侧喷流作为推力向量控制系统方案,运载能力提高70kg,比各级固体发动机全部采用摆动喷管控制方案,运载能力提高115kg,为固体运载火箭总体方案论证提供理论依据。     

登月舱制动段最优机动中的状态跟踪

本文根据登月舱的运动方程,在固定推力条件下,给出最优推力方向。在最优推力方向上对摄动方程加入自适应调节控制,得到状态跟踪的稳定性,使受控系统的输出跟踪状态精度得到保证。     

航天器编队飞行构形保持与重构的继电型控制

研究小偏心参考轨道航天器编队飞行构形保持与重构控制的工程实现技术。首先给出相对运动状态转移矩阵,并推导出常推力控制情况下相对运动状态递推的解析表达式;进而给出脉冲推力、连续变推力和继电型推力三种发动机的推力模型和示意图。分别将等速度冲量的三种推力模型代入相对运动状态转移矩阵中,比较相同条件下相对运动控制作用效果的差异,理论推导结果表明:在一阶意义上,三种推力模型对相对运动控制作用等效,因而航天器编队构形保持与重构控制可以基于继电型推力模型来实现。     

三相绕组切换电路分析与设计

针对在装甲车辆中体积、功率受限条件下，永磁电动机提升低速转矩与拓宽弱磁工作范围难以兼顾的问题，提出了采用电动机绕组换接的方法。提出了一种切换电路的设计方案，采用电路仿真软件Muhisim分析了切换电路的动态工作过程。在此基础上，构建了一套适用于三相绕组切换的零电流切换控制系统，可通过上位机观测电路中的电流波形，并实现对绕组的串、并联结构进行切换控制。试验结果表明：该电路可快速实现绕组的串／并联切换，而且基本上不会产生电压冲击。     

变推力液体火箭发动机脉宽采样数字控制

本文对变推力液体火箭发动机的脉宽采样数字控制系统进行了理论分析和实验研究。文中提出了此类控制系统的时宽输入模型,讨论了系统的稳定边界和无波纹响应条件,指出了影响动静态响应的关键因素及其与一般比例反馈控制的区别,并分析了发动机试车时动态特性随工况大幅变化的原因。