抽鞭现象研究综述

介绍了抽鞭现象的理论与试验研究情况,着重介绍了试验研究结果及抽鞭过程的能量方法与动量方法,以及近年来抽鞭过程理论研究的最新进展,总结出抽鞭现象的一般特点及影响因素,并指出抽鞭现象与大型柔性结构中存在的部分现象如大型伞伞衣顶部抽打、空中加油机软管的摆动等存在相似性,对抽鞭现象的研究有助于深化对该类现象的机理认识。

钝体高超声速气动加热与结构热传递耦合的数值计算

气动加热与结构热传递耦合问题在航天和工程应用领域非常重要。分别采用松耦合与紧耦合方法,数值模拟了高超声速二维圆管绕流的流场与结构传热耦合的非定常过程。在紧耦合方法中,流场部分采用基于Navier Stokes方程的有限体积法,将AUSM+格式与时间方向的显式多步Runge Kutta法结合;结构传热部分采用基于二维热传导方程的Galerkin有限元法。流场与结构区通过交界面的热流和温度边界条件实现耦合。计算结果分别与实验、文献做了对比,结构内部温度变化关系以及壁面的热流分布均较好地吻合。两种耦合方式的计算结果对比表明,对于流场特征时间远小于结构传热特征时间的问题,松耦合方法计算效率高,精度与紧耦合方法接近。

降落伞拉直过程的质量阻尼弹簧模型

该文采用有限段法建立了降落伞拉直过程的动力学模型 .在模型中将伞绳和伞衣离散为若干个绳段 ,各绳段假设为质量集中在端点的阻尼弹簧 ,各绳段结点的运动由作用在相应绳段上的气动阻力及张力来决定 .该模型可以预测降落伞拉直过程中的“绳帆”现象 .利用该模型研究高空突风对降落伞拉直过程的影响 。

降落伞拉直过程的多刚体模型

采用多刚体模型研究了降落伞的拉直过程。在动力学模型中将引导伞、伞包、拉出的伞绳及回收物处理为开链式多刚体 ;在仿真算法中提出了求解绳段间约束力的n阶递推算法。利用该模型可以研究降落伞拉直过程中的“绳帆”现象。

大型降落伞拉直过程中的抽打现象分析

针对某大型降落伞回收系统主伞拉直过程中出现的抽打现象进行了分析,根据其拉直过程的特点将其划分为五个阶段,分别建立了各阶段的实体模型和约束模型,通过模型的组合建立了各阶段的多体动力学模型,将各阶段模型连接进一步组成该型号大型降落伞拉直全过程的动力学模型。仿真分析了该型号大型降落伞出现抽打现象时的伞衣位形、顶部伞衣速度、伞绳和伞衣的偏离距离以及张力的变化,总结了抽打现象形成时的一些特征数据,分析结果可为大型降落伞设计、改进、使用等提供参考。

充气式再入飞行器柔性热防护系统的发展状况

讨论了充气式再入飞行器对柔性热防护系统的具体要求 ,归纳了柔性热防护系统设计的一般准则。概述了柔性热防护系统在充气式再入飞行器中的应用现状 ,并指出在多层隔热毡 (MLI)外表敷设耐高温涂层是柔性热防护系统的理想方案。介绍了柔性热防护系统的材料技术 ,指出轻质、柔性和耐高温是柔性热防护材料的主要特征 ,并建议在充气式再入飞行器的总体设计过程中采用Nextel312作为主要候选材料来完成相应的热防护设计。

基于星间链路的分布式导航自主定轨算法研究

针对脱离地面支持自主定轨的导航应用需求,提出了基于星间链路双向测距的自主导航定轨算法。文章分析了导航星座星间链路双向伪距测量模型,给出了分布式自主定轨数据流程,设计了导航星座基于星间链路分布式自主定轨算法。根据国际卫星导航服务组织公开的真实GPS系统事后精密星历,对本文设计的自主定轨算法进行仿真验证,结果表明:采用该设计的自主导航算法在自主定轨90天末期,用户测距误差(URE)达到30m左右,验证了该设计的自主定轨算法具有较高的自主定轨精度。

降落伞初始充气阶段数值模拟

首先建立了初始充气模型 ;将前体、伞绳及伞衣离散为一系列弹性连接的质量节点 ,伞衣内部流场为一维不可压流 ;最后利用模型计算了初始充气阶段伞衣形状变化。

充气式防热罩再入轨道设计

充气式防热罩是最近几年才出现的新型航天回收技术 ,为各种轨道航天器的回收提供了简单、可靠、经济的途径 ,有望逐渐取代降落伞在回收系统中的地位。合理选择防热罩外形 ,用CFD方法计算了防热罩以亚、跨、超声速飞行时的阻力特性 ,并与工程估算方法作对比。分别采用单次和二次充气方案 ,完成了 90kg货舱安全着陆的再入轨道设计。在对两种充气减速方案的再入轨道进行比较分析之后指出 :对于回收同样重量的货舱 ,二次充气方案在保证减速效果的前提下大幅度减轻了防热系统设计的负担 。

自旋弹道导弹动力学与控制

弹道导弹主动段自旋飞行是一种新的构想,旨在对抗激光武器拦截,实现主动段突防。导弹自旋飞行引起的运动耦合、控制耦合及其它效应可能导致弹体失稳,实现较强耦合作用下弹道导弹自旋飞行姿态稳定控制是亟待解决的问题。文中建立了自旋弹道导弹的动力学和控制频域模型,分析了几种主要耦合作用对系统的影响,将系统开环传递矩阵分解为动力学耦合和控制耦合两部分,结合古典和现代频域方法进行了姿态控制系统设计研究,采用根轨迹方法分析了运动耦合对自旋弹道导弹性能的影响,用动态预补偿技术实现姿态解耦控制。仿真结果表明,方法有效改善了低滚速较强耦合条件下自旋弹道导弹姿态控制性能。

降落伞主充气阶段数值模拟

建立了降落伞主充气模型。前体、伞绳及伞衣离散为一系列弹性连接的质量节点,伞衣内部流场为二维无粘、不可压流。利用模型计算了主充气阶段伞衣形状变化、伞衣投影面积变化及伞绳张力。计算结果与试验结果进行了比较,相当吻合。

先进的精确空投系统

文章总结了近年来先进的精确空投系统的发展概况 ,介绍了当前几种主要的精确空投系统。内容涉及发展精确空投系统所需要的关键技术 ,精确空投系统的一般实现方法 ,精确空投系统当前达到的水平及其发展方向。

Spalart-Allmaras湍流模型在高超声速气动加热计算中的应用

将AUSM+格式与LU SGS隐式迭代相结合,采用一方程的Spalart Allmaras湍流模型和二阶迎风MUSCL格式,研究了火星"探路者号"实验模型在10马赫来流条件下的气动热问题。采用量热完全和热完全两种气体模型的计算结果与实验数据进行了比较。热完全气体模型模拟的热流分布规律与实验吻合较好,但是对分离区的热流估计过高。在网格合理划分,尤其是满足近壁面的网格分辨率要求的前提下,该方法能够合理反映高超声速流场除分离区以外的气动热特性。

一种新的吊挂系统建模方法

针对现有降落伞吊挂系统建模方法的缺点,基于中间点的静力平衡条件提出了一种新的建模方法。与原有的建模方法相比,本方法通用性更好,具有求解稳定性好和计算效率高的优点。算法在航天器降落伞回收系统的建模仿真中得到了应用,取得了较好的效果。

聚能射流形成过程的理论建模与分析

分析了聚能射流的形成过程,并对其中的各阶段进行了详细建模。在模型中考虑了炸药爆轰、金属的驱动、药型罩压垮以及射流和杵体的形成过程。采用该模型对某一聚能装药结构进行了计算,计算结果表明:药型罩顶部和底部微元的压垮速度较小,在射流头部形成反向速度梯度,与试验数据吻合较好。该模型对于多级侵彻战斗部的工程设计与侵彻参数的计算具有一定的参考价值。

飞船回收过程动力学建模与仿真

在一定简化假设的基础上,导出了旋量形式的降落伞、返回舱运动方程,建立了包括降落伞系统拉直、充气和充满阶段的仿真模型,可对飞船回收全过程进行集成分析.通过对某飞船空投试验的仿真分析以及与试验数据的对比,验证了模型的有效性.给出了主要的模型假设、分析方法和数学模型.该文的建模方法对于一般降落伞系统的仿真分析以及飞船回收系统性能分析具有重要意义.

遗传算法在大型降落伞气动力参数辨识中的应用

针对大型降落伞气动力参数辨识中观测值难以获取的特点,提出利用遗传算法和少量观测信息对降落伞全张满后运动形式稳定时气动参数进行辨识的方法并建立了相关模型。仿真结果表明,遗传算法适合此类问题的求解且精度较高。还针对某型号飞船降落伞回收系统的大型环帆伞进行气动力辨识,利用辨识参数值计算的观测值和录像分析的结果基本吻合,表明本文提出的研究方法可应用于实际工程问题。

聚能射流侵彻混凝土靶板的工程计算方法研究

详细分析了聚能射流侵彻混凝土介质的整个过程,根据流体模型和流体-弹塑性模型分别推导了侵彻孔深和孔径的计算公式。通过将理论计算值与试验测量值的对比分析,表明该工程计算方法可用于聚能装药对混凝土的侵彻参数计算,有一定的实用价值。

双欧法在克服伞-弹系统欧拉方程奇异性中的应用

文章针对伞弹系统欧拉方程奇异性 ,利用正、反欧拉方程精华区、奇异区呈倒挂的原理 ,建立了一套与飞机不同的反欧拉系统。将这套双欧系统应用在克服伞 -弹系统欧拉方程奇异性中 ,取得了满意的结果。同时对双欧法与四元数法计算结果进行了对比验证 ,从而更加清楚地看到了四元数法的方法缺陷和不足 ,为进一步能将双欧法应用于伞

具有倒“Y”型吊挂的降落伞系统动力学建模

具有倒“Y”型吊挂的降落伞系统在回收领域具有广泛的应用。建立了这类系统的动力学模型,包括考虑附加质量的一般刚体动力学方程和基于“平衡点”假设的吊挂系统建模方法。利用该模型对某型飞船空投试验情况进行了仿真分析,通过与试验数据对比,验证了模型的有效性。