火箭-双燃烧室冲压组合循环发动机概念研究

临近空间高超声速飞行器近年来获得了广泛关注,本文提出一种以基于火箭发动机和双燃烧室冲压发动机的多模态火箭-双燃烧室冲压组合循环发动机作为飞行器的动力系统,并进行了性能分析研究。该飞行器在海拔10 km左右高度以0.8马赫的速度投放,在重力和发动机推力的联合作用下,能够在海拔5～8 km处加速到2马赫;然后加速爬升进入临近空间,发动机工作在引射亚燃或者双燃烧室亚燃模态下。可以根据实际选择高推重比、较低推进剂比冲效率的引射亚燃模态,或是较低推重比、高推进剂比冲效率的双燃烧室亚燃模态。最终飞行器加速到6马赫(26 km),进入双燃室超燃模态。针对空中发射模式和地面发射模式进行了轨道优化,仿真结果表明:在加速爬升到6马赫(26 km)的过程中,空中发射模式相比较地面发射模式可以节省37%的推进剂;空中发射模式存在一个负的最优初始飞行角度使得剩余质量与初始质量的比值达到最大。     

鱼雷衡重特性对初始弹道的影响分析

建立了鱼雷水下空间弹道数学模型,并针对鱼雷不同的衡重特性,采用四阶龙格库塔法和全选主元高斯消去法进行了仿真计算,分别研究了不同自由角、管制舵角和初始速度时初始弹道的变化规律.仿真结果表明,在质量相对较小、质浮心距离较大时,鱼雷初始弹道更易出现拱水现象,因而不适于在浅深度发射;在质量相对较大、质浮心距离很小时,鱼雷初始弹道出现较大袋深,发射时要求大深度海区.这些现象只能在一定程度上通过调整管制舵角、自由角和发射初始速度来克服.     

分段计算方法在模拟爆炸应力波传播中的运用

针对爆炸加载下岩石响应的不同特点以及动力有限元和传统地震波模拟方法的局限性,提出了一种分段计算的数值模拟方法.该方法在空间上将所模拟的区域划分为非弹性段和弹性段,非弹性段内采用动力有限元计算方法,弹性段内采用传统的地震波方法,不同段之间以节点位移为边界条件.不同算法的数值模拟结果验证了分段计算方法用于模拟爆炸荷载产生地震波的有效性和正确性.     

点型火灾报警探测器保护范围对布置的影响

分析了点型火灾报警探测器＂保护半径＂与＂保护面积＂的内在关系,得出了以保护半径为主,保护面积及修正系数为辅新型计算方法,使其在不规则平面更有可操作性,能充分发挥探测器效能,给设置留下了宽裕的选择范围,使设置更趋合理;在安全性不受影响下,探测器用量最大可节省12%。     

星际探测太阳帆行星和太阳借力轨道全局优化

以太阳帆在20年内飞行至距离太阳200 AU以远进行星际探测为目标,研究太阳帆通过行星借力和太阳借力的轨道全局优化问题。建立太阳帆时间最优转移轨道数学模型,分析行星借力和太阳借力的约束条件,并用这些约束条件构造目标函数,从而将轨道优化的四点边值问题转化为求解无约束条件下的多变量优化问题。通过选取合理的约束权重,采用遗传算法获得大范围的粗略解,代入到序列二次规划算法中获得高精度解。仿真结果表明,虽然太阳帆通过太阳借力已获得相当大的加速度,但加上木星借力仍然可以节省相当多的飞行时间。提出的轨道优化思路,可以为太阳系逃逸任务轨道初步设计提供参考。     

运动液滴蒸发时传热传质过程的理论分析

对突然置入气体环境中的运动液滴的非稳态蒸发过程进行了传热传质过程的理论分析,建立了初始瞬间液滴非稳态蒸发的数学模型,并对模型进行数值求解.结果表明,在一定情况下,运动液滴突然置于气体环境中的初始瞬间,由于气液界面上与周围环境之间存在较大的浓度差,使得液滴在初始瞬间的蒸发速率很大,将会使气液界面的温度有所下降,这一温度的下降范围与液滴的初始温度、环境的初始温度以及液滴的运动速度有关.     

日-地(月)系拉格朗日L1点及晕(Halo)轨道应用

日-地(月)系统拉格朗日L1点及L1点附近的晕(Halo)轨道在"夸父"工程中有重要的应用价值,可用于对太阳实施持续观测.利用数值分析方法,找到了日-地(月)-探测器三者构成的圆限制性三体问题中L1点附近的周期晕(Halo)轨道,分析了轨道的特性.研究结果对"夸父"工程中的目标轨道设计有一定的参考价值.     

基于模型参考的SINS/GPS制导炸弹俯仰偏航控制

由于SINS/GPS制导炸弹俯仰偏航要进行大空域的机动飞行,导致了其作为被控对象的状态方程参数变化剧烈,就要求飞控系统具有更强的适应能力和鲁棒性.因此.设计了基于模型参考变结构控制方法的鲁棒自动驾驶仪,具有良好的瞬态性能和抗参数大范围变化能力强等优点.以某型SlNS/GPS制导炸弹为例.选取典型的气动恶劣条件,进行了按给定制导指令飞行的六自由度全弹道飞行控制仿真,仿真结果表明,该自动驾驶仪能对制导炸弹实现鲁棒自适应控制,为飞控系统设计提供了重要参考.     

新型舵机结构运动分析与仿真

根据旋转弹弹道修正要求,提出一种基于4R空间机构的电动舵机结构,建立了理论分析模型,以空间机构学运动分析为基础,推导了机构输入、输出转角关系,绘制了理论分析转角曲线,建立机构三维模型,通过多刚体及刚柔耦合仿真验证分析了舵机转角关系和运动副受力情况,研究了该结构的可行性。计算分析结果表明,该舵机具有结构简单,动作可靠的优点,能满足舵机控制的转角精度和响应频率要求,适用于简易制导弹药。     

布拉格衍射型冷原子干涉重力仪关键实验条件研究

文章介绍了一种基于n阶布拉格衍射的新型冷原子干涉重力仪,可以进一步提高现有拉曼跃迁型原子干涉重力仪的测量灵敏度和稳定度。在介绍布拉格衍射型原子干涉重力仪基本原理的基础上,建立了原子平行驻波入射的时间型布拉格衍射冷原子干涉重力仪理论模型,分析了实验所需的关键条件,包括原子团纵向温度,布拉格激光直径、曲率半径、频率、强度以及时序等。与已有实验数据的对比结果表明,本文所建模型合理,所得结论能够为实际构造一台布拉格衍射型冷原子干涉重力仪提供有意义的指导。