高精度宽量程微推力微冲量测量方法及系统

<正>高精度宽量程微推力微冲量测量方法及系统研究围绕如何实现高精度宽量程的微推力微冲量测量,在测量原理、测量方法、系统设计、工程实现等方面取得了一系列突破性研究成果。2014年度获军队科技进步二等奖。主要内容:1微推力测量模型研究。针对典型微推力器推力输出特性,研究了微推力的测量原理模型。2脉冲冲量测量模型研究。针对脉冲冲量的特殊性,研究了微冲量的测量原理模型。3推力测量系统设计及实现。在保证测量精度的前提下研究了宽量程的测量方法,并进行推力测量系统方案     

姿控发动机布局方式优化分析

在液体推进剂动力系统质量模型的基础上,针对采用双组元推进剂和挤压式输送系统的小推力空间飞行器姿控发动机,在控制总冲量和总冲量矩相同的情况下,对动力系统总质量最轻的姿控发动机最优布局方式进行了优化分析     

自旋稳定动能拦截器轨控发动机推力控制

提出了大气层外自旋稳定式动能拦截器的一种典型轨控发动机阵列布局.在分析小发动机工作的各种约束条件的基础上,推导了发动机推力角度、推力大小和冲量效率的计算公式,提出了发动机工作的控制方法.在各种初始条件下进行拦截仿真,所得的脱靶量均在0.3 m以内,可视为直接碰撞命中目标.同时通过仿真分析了冲量效率与自旋速度、发动机工作时间、每圈发动机个数的关系.     

固体发动机后效对导弹分离性能的影响分析

对固体火箭发动机后效推力进行了分析和计算。采用经典流体力学发动机内弹道计算理论,运用等熵膨胀条件所得的燃烧室压强变化模型,预测发动机超临界压强后效冲量变化规律,给出临界压强以下的后效冲量预测模型。更精确地获取固体发动机后效对导弹分离前后的冲量影响,明确导弹分离的一些基本参数要求,确定固体发动机结束工作后所需的分离速度。     

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。     

固液火箭冲压发动机推力调节的一种方法

推力调节是整体式固液火箭冲压发动机研究的一项关键技术.基于发动机推力调节工作原理,推导了一种推力调节方法,数字仿真结果证明了该方法的可行性.     

平衡炮内弹道不平衡冲量技术研究

基于某型平衡炮的弹道试验,研究了不平衡冲量对无后坐力身管武器系统的影响。建立了实体模型并装配平衡体和弹丸,利用有限元分析了阻力曲线并代入编写好的内弹道程序,计算出弹丸与平衡体的运动曲线,将其作为位移荷载导入有限元中,进行了内弹道的有限元分析,进而分析了内弹道过程中的不平衡冲量。根据结果对弹丸、平衡块行程和平衡体质量进行调整,得出不平衡量基本趋于零的结构参数,为无后坐力身管武器的相关设计提供了一定的参考。     

火药脉冲助推器控制在舰载火箭弹中的应用

建立了采用火药脉冲助推器控制的简易制导火箭弹的弹道模型 ,进行了数字仿真 .理论研究和数字仿真结果表明 ,采用火药脉冲助推器控制可以有效地提高火箭弹的命中精度 ,它对实际弹道修正的效果与其冲量大小、数目、作用起始时刻、作用方位角、作用时间间隔等因素有关     

再入机动弹最佳制导问题

本文研究再入机动弹的最佳制导问题,首先分析了再入机动弹的再入弹道特性,提出了制导的要求,然后料用极大原理解出了再入机动弹的最佳制导方程,所得结果完全适用于两卫星的交会制导,在两次冲量最优交会的基础上,提供一种在有限常推力分段连续控制作用下,最优交会的解。     

三轴稳定拦截器常值推力姿态控制系统优化设计

针对大气层外拦截器常值姿态控制问题,设计了一种"数字变推力"姿态控制系统。通过对拦截器动力学环节合理简化,应用线性二次型最优控制理论(LQR),设计出连续型角度最优控制律,并依据廉价控制、昂贵控制等原则,选择合适的加权矩阵推导出控制量的解析表达式;根据PWPF((Pulse Width Pulse Frequency)调制原理,将用连续推力设计最优控制律用于常值推力发动机,实现了"数字变推力"姿态控制系统设计;考虑燃料消耗及PWPF线性工作区要求等应用PSO(Particle Swarm Optimization)优化算法对PWPF调制器参数进行了优化设计和仿真。仿真结果表明了该设计方法的有效性及工程应用价值。     

线性可调汽蚀文氏管研究

本文是“可调汽蚀文氏管”课题研究的阶段报告。为了提高变推力发动机的控制精度,要采用带有特殊型面调节锥的线性可调汽蚀文氏管。本文证明了这种调节锥的形状应为一旋转抛物面,并得到了实验验证,也给出了这种使流量与调节锥行程为线性关系的文氏管之设计方法。为了便于设计,对参数间的关系及有关的问题也进行了讨论。本文可供从事变推力液体火箭发动机和文氏管流量计的研究工作者参考。     

利用动态规划原理实现多冲量最优交会问题

多冲量最优交会问题是航天领域非常重要的一个研究方向,从运筹学角度将此问题转化为一个多阶段多维动态规划问题,并着重对多阶段二维动态规划进行分析研究。在给出状态方程及指标函数递推公式的基础上,得到了两冲量和三冲量交会问题最优解的求解算法,之后分别通过实例验证了算法的有效性。对于以地心角等参数为决策变量的更高维问题,讨论了利用进化算法等降维方法实现多维动态规划的思想。     

三维地理信息系统的核爆光冲量一次反射分析方法

核武器目标毁伤区域内的光冲量与地形有很大关系,现有的光冲量的半经验半理论的计算公式,都排除了地形影响而讨论裸露平地条件下的光冲量规律.针对上述问题,提出了基于不规则三角网地形模型的一次反射方法来半定量分析地光冲量规律.该方法首先采用离散化的思想,以规则格网对地形数据进行采样,计算由采样点反射的光线对观测点的光冲量值;根据采样结果拟合得出整个目标毁伤区的光冲量规律.模拟和分析结果表明,该方法可以充分反映地形对光冲量规律的影响.     

小推质比条件下Lambert制导方法的快速修正

针对Lambert速度冲量制导方法小推质比实施误差较大的问题,提出了一种解析的快速修正方法。该方法以Lambert速度冲量制导终端状态为约束条件,采用修正初始制动点的方式修正小推质比实施速度冲量带来的误差。仿真结果表明:该方法可有效修正速度冲量假设小推质比实施的误差,并且具有计算量小、速度快的优点。     

视场约束下V-bar撤离控制的解析计算方法

利用解析方法研究在视场约束条件下交会对接V-bar撤离的控制问题。描述交会对接V-bar撤离的径向冲量机动方案,说明径向机动撤离方案具有减少羽流污染和故障情况下能够避免飞行器碰撞的优点。基于CW方程推导出已知径向冲量求最大视场角和已知视场角约束求容许冲量的解析公式,同时得到求最大视场角时刻和冲量作用后V-bar方向撤离距离的计算公式。最后,数值和解析两种方法的比较验证了解析方法的正确性。     

贮存环境对火箭弹动平衡冲量的影响

实验测定了已经在南方和北方2个地区贮存5年的火箭弹动平衡速度,计算了动平衡冲量,并利用秩和检验方法对实验结果进行了处理与分析。通过实验与分析,得到了32发火箭弹的动平衡冲量,综合试验、计算和检验结果表明,贮存环境对于该火箭弹的动平衡冲量有显著影响。     

内爆炸坑道中冲击波冲量试验

为获得内爆炸情况下坑道中冲击波冲量的传播规律,进行了坑口内装药比例模型坑道爆炸试验.模型坑道为等截面钢筋混凝土直墙圆拱结构,截面积为0.67 m2;TNT炸药的装药量范围为400～800 g.用压力传感器记录了坑道中的冲击波波形,分析了实测的冲击波波形和冲击波冲量的传播规律,由实测数据拟合出了冲击波冲量沿着等截面直坑道传播的工程经验公式.算例分析表明,提出的冲击渡冲量工程经验公式具有一定的应用价值.     

某型近距格斗导弹数字仿真

针对某型近距格斗导弹的特点,建立了导弹六自由度动力学方程、目标运动方程、导弹状态方程、导弹推力矢量与气动力复合控制模型和大气环境模型,在此基础上,通过数字仿真计算了一定条件下该弹的攻击区.     

空间飞行器非共面机动策略研究

非共面机动问题是航天领域的经典问题,寻找轨道面变换的最优机动策略是研究的重点.对低轨道冲量变轨、高轨道冲量变轨和低轨/高轨冲量变轨的轨道面变换策略进行研究,建立了具体的轨道变换模型,运用遗传算法寻找到了最省燃料的轨道面变换策略.通过仿真,该机动策略相对其他2种能明显降低燃料消耗,实现轨道面的变换.     

铅壳柔爆索爆炸产生冲量的实验

采用光电测量方法 ,对铅壳柔爆索爆炸产生的冲量进行了实验测量。实验结果表明 ,打击到靶板表面的铅粒子中仅有一小部分粘附在靶面上 ,相邻柔爆索之间的相互作用使得冲量增大