基于扰动大气模型的动力推进高超声速飞行器弹道特性分析

在半速度坐标系建立动力推进高超声速飞行器质心动力学方程,并进行了弹道仿真,分析了初始点参数和飞行设计参数对标准弹道影响,完成了标准大气和扰动大气模型中飞行器跳跃弹道高度、过载、热流特性的对比分析.将地球扰动大气模型应用于飞行器跳跃弹道分析,讨论了不同大气模型对动力推进高超声速飞行器跳跃弹道影响.仿真结果表明,大气参数变化对高超声速飞行器跳跃弹道最低点、最大过载、最大驻点热流和总吸热量等参数影响明显, 该结论对飞行器总体、结构、动力、热防护、导航、制导与控制系统前期设计工作有一定参考价值.     

临空高超声速飞行器目标特性分析

临空高超声速飞行器经过几十年的发展,已经从概念原理探索阶段进入到成果应用阶段,其军事潜力和作战效能日益凸显。主要以美军高超声速无人飞行器、空天飞机和高超声速巡航导弹为研究对象,从临空高超声速飞行器的运动特性、电磁特性和红外特性3个方面展开论述,同时结合典型目标进行建模仿真分析;着重探讨了目标特性对未来作战性能的影响。临空高超声速飞行器目标特性的分析研究,为新型防空体系的构建提供了参考,为未来探测跟踪拦截此类目标奠定了基础。     

空天飞行器跳跃巡航目标特性仿真分析

基于空天飞行器、高超声速巡航导弹以及高超声速再入滑翔导弹等临近空间高超声速目标的巨大威胁,以及文献中较少针对这些飞行器的目标特性开展研究的实际,在介绍空天飞行器相关概念的基础上,根据跳跃巡航段不同的受力情况以某种典型飞行器为例分阶段建立运动模型,仿真分析了升阻比和初始航迹倾角对巡航轨迹特性的影响效果,为后续对高超声速飞行器运动建模和目标特性的研究提供了一定的参考。     

平衡滑翔高超声速飞行器弹道预测方法

针对高超声速飞行器的弹道预测问题,提出了在平衡滑翔条件下的弹道预测方法。分析了高超声速飞行器平衡滑翔时运动参数之间的关系,并求解出带有未知参量的弹道解析式,在此基础上,结合量测数据计算出高超声速飞行器的未知参量,获得了只有时间参量的弹道解析式,即实现了弹道预测。将高超声速飞行器运动微分方程组的数值积分解作为真实数据,通过仿真实验计算了弹道预测的均方根误差,验证了弹道预测的有效性。     

高超声速变形飞行器翼面变形模式分析

为提高高超声速翼身组合式飞行器的射程,研究了采用不同翼面变形模式时,飞行器在马赫数3~8内的气动特性和翼面效率。针对典型的轴对称翼身组合式外形,采用Navier-Stokes方程进行数值模拟,对伸缩、变后掠和二维折叠三种变形模式下的外形在超声速及高超声速来流条件下进行模拟,并对升阻比、翼面单位面积升阻比和操稳特性进行分析。结果表明:在超声速及高超声速范围内,变后掠变形模式在宽速域内升阻比提高明显,同时具备优良的翼面效率及操稳特性,其在马赫数3~8范围内具有最优的综合性能。研究成果能对高超声速翼身组合式变形飞行器布局设计提供参考,具有一定的指导意义。     

高超声速滑翔飞行器倾斜转弯分析及控制系统设计

倾斜转弯技术是高超声速滑翔飞行器控制的一个重要发展方向.针对高超声速滑翔飞行器倾斜转弯技术开展研究.以平衡滑翔弹道为参考弹道,分析了转弯半径、下降高度、倾侧角等参数之间的关系,提出在设计高超声速滑翔飞行器制导控制指令时,应综合考虑不同高度速度下的控制能力约束.根据奇异摄动理论将动力学系统的受控状态变量分为快变量和慢变量两部分,运用轨迹线性化方法设计了控制系统.仿真结果表明,设计的控制器具有良好的控制性能,但随着高度的增加,控制指令应结合实际控制能力,以完成对飞行器的姿态控制.     

高超声速滑翔飞行器气动性能的数值模拟研究

由于具有高的升阻比,乘波构型被认为是高超声速滑翔飞行器的重点参考外形.考虑到高超声速条件下严重的气动加热问题,乘波构型的尖锐前缘需要进行钝化处理,其表面流动特征及气动性能也随之发生变化.基于参考弹道,本文分析了高超声速滑翔飞行器沿飞行轨迹的表面流场特征,并对其在典型飞行工况下的气动性能开展了数值模拟研究.结果表明:对于采用乘波布局设计的高超声速滑翔飞行器,其驻点流动存在三维效应,不能简单视为球头或圆柱绕流;钝化可以缓和严峻的受热形势,同时对其气动力性能造成影响:在2cm钝化半径条件下,其升阻比下降12.34％;高超声速滑翔飞行器的表面受热存在明显的分区特征,不同区域可采用不同的防热处理方法.     

无动力滑翔高超声速飞行器轨迹预测方法

针对无动力滑翔高超声速飞行器轨迹预测问题及其应用需求,提出了基于动力学模型简化的轨迹预测方法。阐述了无动力滑翔高超声速飞行器预警探测面临的难点及轨迹预测在预警探测中的作用,说明了轨迹预测的必要性。分析了无动力滑翔高超声速飞行器的受力情况,通过合理的化简,得到简化的动力学模型,获得了运动轨迹的解析形式。设计了轨迹预测算法流程和轨迹预测精度的评价指标,通过仿真实验验证轨迹预测算法的有效性,并分析了引起轨迹预测误差的主要原因。     

高超声速飞行器纵向平面滑翔飞行制导控制方法

针对高超声速飞行器纵向平面内准平衡滑翔制导控制问题,提出一种基于动态面控制和滑模控制的制导与姿态控制系统设计方法。建立高超声速飞行器纵向平面质心和绕质心运动模型,以航程预测-校正控制为出发点得到期望速度倾角并结合飞行器纵向模型中速度倾角、攻角和俯仰角速率间的关系,利用动态面控制方法、终端滑模控制和二阶滑模控制方法完成高超声速飞行器纵向平面内制导与姿控系统设计。基于偏导系数矩阵形式的通用高超声速飞行器气动模型,完成期望攻角和左右升降舵偏角指令的解析计算。通过高超声速飞行器对该制导控制系统设计方法的有效性和鲁棒性进行仿真验证。根据数值仿真结果,系统阐述了高超声速飞行器进入准平衡滑翔飞行前后制导控制系统工作的特点,进而总结了从初始下降段到准平衡滑翔段交班飞行阶段制导控制系统设计需要注意的问题。     

高超声速飞行器边界层外缘参数仿真分析

以高超声速飞行器为研究对象,构建快速准确计算高超声速飞行器无黏边界层外缘参数的计算方法。拟合空气比热、比热比随温度变化曲线,建立空气属性温度划分准则。基于不同空气属性建立高超声速飞行器边界层外缘参数工程与数值计算模型,采用钝双锥模型,对比分析工程估算、无黏数值及有黏数值计算方法的计算结果。结果表明,0°攻角状态下,基于无黏流场的数值计算与工程估算和有黏数值计算的压强最大差值分别为1.19%和2.39%;10°攻角状态下,最大差值分别为5%和50%;从而证明所提出的无黏数值计算方法明显优于工程计算方法,为进一步快速准确计算高超声速飞行器气动热环境奠定了重要基础。     

分段轴压阶梯梁自由振动及稳定性分析的传递函数方法

采用分布传递函数方法,分析任意多段分段常轴压阶梯梁的自由振动和稳定问题,得到形式统一的封闭解析解。根据梁横截面几何尺寸、梁材料和轴压沿梁轴线的变化,将梁分成多段子梁,对每一子梁采用传递函数方法得到其解析解,通过各子梁间的位移连续和力平衡条件,得到分段常轴压阶梯梁的各阶自由振动频率和失稳载荷及其相应的模态形状。通过三阶梯梁的算例验证本文方法的正确性,并以四阶梯梁为例,计算分段轴压多阶梯梁自由振动的固有频率。     

超空泡水下航行体振动特性分析

用有限元方法分析了超空泡水下航行体的固有特性,计算了自由边界条件下超空泡航行体的振动特性,求出了固有频率和模态,并选取对其结构性能有重要影响的四类模态,即梁弯曲模态、呼吸模态、径向模态和轴向弯曲模态绘制了三维模态图.研究表明,超空泡水下航行体无阻尼自由振动的首阶模态为梁弯曲模态;呼吸模态发生的初始频率较高;径向模态发生的初始频率较低;轴向弯曲模态发生的频率比较集中,变形较为复杂.所得结果为今后开展进一步的超空泡航行体结构动力学研究提供了模型基础.     

Analysis of the mass of behind-armor debris generated by RHA subjected to normal penetration of variable cross-section EFP

Analyzing the mass of behind-armor debris (BAD) generated by Rolled Homogeneous Armor (RHA) subjected to normal penetration of variable cross-section Explosively Formed Projectile (EFP) is the purpose of this paper. So theoretical analysis, numerical simulation and experimental data are combined to analyze the influence of variable cross-section characteristic on the time history of crater radius. Moreover the relationships between time history of crater radius (as well as mass of BAD) and the thickness of RHA (from 30 mm to 70 mm) and the impact velocity of EFP (1650 m/s to 1860 m/s) are also investigated. The results indicate that: 1) being compared to the variable cross-section characteristic is ignored, the theoretical time history of crater radius is in better agreement with the simulation results when the variable cross-section characteristic is considered; 2) being compared to the other three conditions of plug, the theoretical mass of BAD is in the best agreement with the simulation results when the shape of plug is frustum of a cone and the angle between generatrix and bottom is 45° and the axial length of mushroom is considered.     

群车加油系统水力计算方法

加油系统是群车加油装备的主要系统之一,其不同工况的水力计算结果是研究和分析加油系统规律和特性的基础。介绍了新型群车加油车加油系统基本结构,针对其结构简单、工况随机多变的特点,运用排列组合知识对系统工况进行了归纳分类,共有1 023种工况组合和10种加油模式;提出距离矩阵法用于建立加油系统的随机工况数学模型,并详细阐述了模型计算过程;通过对单枪、五枪和十枪加油模式的典型工况进行计算,最终结果验证了该方法用于求解群车加油系统和其他多分支管路系统随机工况的水力计算是可行的。     

铜冶炼炉溜槽上方钢梁温度分布研究

为了对有色冶炼厂房框架钢梁耐火稳定性评估提供条件,根据冶炼铜实际工况建立计算模型,数值研究钢梁温度分布,结果表明:在加热初期,钢梁的平均温度和最高温度不断上升,经历10个升温-降温周期后,钢梁的最高温度稳定在220℃左右。钢梁温度与梁的截面尺寸和形状、梁计算截面位置、溜槽与梁相对位置等众多因素有关。梁与溜槽距离越大,梁截面高度越大,翼缘宽度越小,最高温度与平均温度越低;梁长度大小不影响梁最高温度,但梁长度越大平均温度越低。     

基于有限元—刚体混合模型的运载火箭缓释放特性分析

以一种新提出的新型强制式牵制释放系统为例,建立了分析运载火箭缓释放过程中缓释特性的有限元—刚体混合模型。采用刚体模型计算运载火箭的运动,利用有限元方法计算缓释销的弹塑性大变形接触过程,缓释机构和运载火箭的界面满足力和位移的协调条件。该混合模型采用增量方法进行求解,其可用来分析缓释机构的不同材料、几何形状、尺寸以及摩擦条件对运载火箭的完全释放时间、释放时刻速度以及缓释机构消耗功等参数的影响。     

Semi-analytical method for calculating aeroelastic effect of profiled rod flying at high velocity

The key technique of a kinetic energy rod(KER) warhead is to control the flight attitude of rods. The rods are usually designed to different shapes. A new conceptual KER named profiled rod which has large L/D ratio is described in this paper. The elastic dynamic equations of this profiled rod flying at high velocity after detonation are set up on the basis of Euler-Bernoulli beam, and the aeroelastic deformation of profiled rod is calculated by semi-analytical method for calculating the vibration characteristics of variable cross-section beam. In addition, the aeroelastic deformation of the undeformed profiled rod and the aeroelastic deformation of deformed profiled rod which is caused by the detonation of explosive are simulated by computational fluid dynamic and finite element method(CFD/FEM), respectively. A satisfactory agreement of these two methods is obtained by the comparison of two methods. The results show that the semi-analytical method for calculating the vibration characteristics of variable cross-section beam is applied to analyze the aeroelastic deformation of profiled rod flying at high velocity.     

基于CAN总线的指挥车电源管理系统设计

指挥车上的用电设备多,对供电品质要求高,传统的电源管理系统已无法满足系统的要求。设计了一种以数字信号处理器(DSP)和单片机为控制核心,采用CAN总线进行通讯的电源管理系统。系统采用模块化的设计思想,实现了系统关键部件的可换性,拓展了电源系统的工作条件;采用各种可靠性设计方法有效地抑制电网波动,改善电磁环境,提高系统供电品质和可靠性,为指挥车辆电源管理系统设计提供了一种可行的方案。     

高射机枪有限元模型研究

建立高射机枪有限元模型的目的在于对其进行动力特性分析和求解动力响应,并作为自动武器动力学仿真的重要组成部分。针对某型高射机枪建立有限元改进模型,建模中,把枪身、托架等简化为空间梁系,下架采用三维等参元模拟,并采用主从自由度法处理了三维元与梁元的联结问题,通过与传统粱单元模型的对比分析,说明改进模型具有较好的精度。     

金属带式无级变速汽车的性能仿真研究

介绍了金属带式无级变速装置的结构特点和工作原理,建立了带式无级变速汽车的仿真模 型。利用该模型可以模拟各种工况下无级变速汽车的动态特性,评价无级变速汽车的驱动性能、燃油经 济性和排放特性等,最后给出了几种典型道路循环工况下的仿真结果。