高超声速飞行器发汗冷却系统自抗扰控制研究

针对高超声速飞行器发汗冷却系统的温度控制问题,在一维固定边界发汗冷却模型的基础上,提出了用于调节飞行器壁面多孔介质温度的自抗扰控制器,并进行了数值仿真。该控制器不依赖于多孔介质温度场精确的数学模型,通过从系统的输入输出数据中提取干扰信息并进行补偿,实现对热流干扰的抑制。仿真结果表明,针对发汗冷却系统设计的自抗扰控制器,能够实现对参考温度的快速跟踪;且相较于传统的PID控制,温度响应没有超调;在有外界热流干扰时,具有较强的鲁棒性和适应性,可以为发汗冷却控制系统的工程应用提供一定参考。

科研院所任职资格体系的探索:以某系统工程研究所为例

任职资格体系包括任职资格通道、任职资格标准、任职资格等级认证、任职资格应用四部分。其中,任职资格通道体系包括职族和序列的划分、职等职级的设定,旨在充分发挥专业价值。根据科研院所的科研模式,某所岗位可划分为技术族和专业族两大职族。其任职资格体系涵盖"行为标准、项目经验、知识结构、绩效、专业成果、人才培养贡献、基本要求、能力素质"八个维度。某所任职资格体系经历了一轮僵化-优化-固化的PDCA循环,实现了对员工能力提升的牵引,并通过行为标准指导日常工作的开展,在招聘、培训、薪酬等活动中具有极高的应用价值,可为其他科研院所、科研设计单位提供有效借鉴。

临近空间飞行器多通道全流程可视化演示系统

临近空间飞行器具有多学科、多物理场强耦合的复杂性,基于多领域耦合仿真与虚拟现实技术实现全流程飞行特性的可视化演示,可对总体和分系统设计人员提供直观、清晰的海量试验数据分析手段。传统的可视化手段往往只是针对三维场景的视景仿真,没有集成多物理场的可视化。且针对多物理场的可视化也只是针对某一个特定的状态,不能表现飞行器多物理场的全程变化过程。通过研究基于多通道的虚拟飞行可视化技术、多物理场科学计算可视化技术,利用多通道投影显示硬件系统、大视场屏幕等硬件设备,建立了多通道、全流程可视化演示系统,取得了较好的应用效果,提供了实验结果的重要辅助分析工具,使可视化视觉效果具有强烈沉浸感。

基于液冷技术的高性能计算系统助力实现“双碳”目标的研究与实践

碳达峰碳中和是我国实现可持续发展、高质量发展的内在要求,已多次被写入政府工作报告,报告中提及要促进新能源节能环保技术、装备和产品研发应用,培育壮大节能环保产业。高性能计算系统作为航天领域重要的科研生产研制工具,一直面临着高能耗和高散热的挑战。通过对高性能计算系统冷却系统现状分析,提出基于液冷技术的高性能计算系统的解决方案,通过降低PUE值,推动高性能计算系统低碳运转,打造具备绿色节能特点的高性能计算中心,助力“双碳”目标实现。

临近空间飞行器多物理场耦合建模的网格映射方法

临近空间飞行器的研制面临许多复杂的问题和挑战,涉及总体、气动、结构、控制、防热、动力等多个学科和专业领域的相互作用、高度耦合的子系统。全系统、全流程的仿真验证与性能评估能够为设计工作提供重要依据,缩短研制周期。而气动、结构、防热等专业的仿真建模和模型解算基于有限体积法或有限元方法,依赖于不同的工具软件,且网格的划分方法不同。本文研究了临近空间高超声速飞行器多物理场耦合建模方法,研究并实现了异构网格耦合界面之间与耦合域之间的信息传递方法,从而实现了临近空间高超声速飞行器的多物理场耦合建模与仿真。

高超声速飞行器总体性能虚拟飞行试验验证系统

高超声速飞行器具有重要战略价值,但难以进行全程和整个飞行包络的真实飞行试验,基于仿真技术进行虚拟飞行试验是其总体性能分析与验证的必要手段。针对高超声速飞行器在飞行过程中总体、控制、气动、结构、动力、载荷、防热与热环境、飞行器运动学与动力学等多学科、多物理场强耦合特性,提出了高超声速飞行器高性能多物理场耦合虚拟飞行试验平台体系结构,建立了高超声速飞行器多物理场耦合虚拟仿真试验模型,开发了基于高性能异构计算系统的多学科综合虚拟飞行试验系统,为实现高超声速飞行器的总体设计提供了可靠、实用的验证途径。

航天飞行器测控系统产品化工作探索

随着国家对航天事业重视程度的不断加大，目前处于预研、在研、批生产的飞行器型号数量越来越多，但其研制模式仍按传统研制思路实施，所以呈现出型号任务规模越来越大、新技术越来越复杂、研制周期越来越短、质量要求越来越高、保障资源越来越困难等突出特点。

虚拟装配技术在飞行器结构设计中应用研究

通过分析飞行器结构装配的特点和难点,在分析虚拟装配的特征和关键的基础上,引入虚拟装配方法,对复杂飞行器结构设计中的虚拟装配实施方案进行探讨和应用,并作出与装配相关的工程决策,可以有效地提高产品装配质量和速度,能够有效地减少设计过程中由于装配而导致的设计反复。

基于弹道制导一体化的巡航飞行器末制导方案研究

以巡航飞行器为对象,重点研究高精度末制导方案。考虑到超声速飞行器制导设计与弹道设计及单机指标确定之间的紧密耦合关系,进行弹道制导一体化设计,提出弹道设计的关键点要求及导引头开机方案和要求,并通过控制系统六自由度仿真试验验证方案设计的有效性,为后续工程研制奠定了理论基础。

某型飞行器地面测控系统资源统一建模设计

为解决某型飞行器地面测控系统多种资源的管理及调用问题,提出以可扩展标记语言XML(eXtensible Markup Language)统一建立系统硬件及软件资源模型;文中给出了地面测控系统硬件平台结构及软件层次结构,针对仪器设备、ICA/ITA(Interface Connector Assembly/Interface Test Adapter)、基本配置、测控流程、测试结果及人机交互界面等分别实现了模型化,并结合实例予以说明;采用XML作为系统资源统一建模语言,可有效实现信息共享和互操作,并提高测控系统软、硬件的开发效率。

以精细化流程管控促进研究所“三高”全面发展

党的二十大报告指出:“高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务。”为实现建设世界一流企业和支撑世界一流军队的“双一流”标准,推进高质量保证成功、高效率完成任务、高效益推动国防建设和航天强国建设发展目标,北京临近空间飞行器系统工程研究所以高质量为导向,聚焦主责主业任务,持续聚焦和打造“以国为重、以价值为核心”的价值创造及“向设计要质量、向管理要效率、向转型要效益”的价值引领,建设涵盖全领域、全寿命、全流程、全要素的精细化流程体系,实现基于流程的要素化、可视化、敏捷化管理,加快推进多管理体系的有效融合,这是落实思维转型、能力转型、文化转型发展要求的具体实践,实现横向到边、纵向到底的有效抓手,有力推动了科研生产效率、一体化经营管理水平提升,全面提升了研究所治理能力、治理体系现代化。

基于Unity 3D的某飞行器虚拟拆装系统设计

目前商业三维软件的数字装配只是对某单个产品或者部件的装配,而产品实物模装成本高,且不能实时更改、周期长等缺陷。本文将虚拟装配技术使用在飞行器的设计、制造装配的过程,实现了某飞行器产品装配过程可视化,缩短了产品设计周期,减少了产品的研制经费。通过采用Unity引擎,采用交换式显示器,进行某飞行器产品的装配与拆卸系统的设计与研究,实现了某飞行器在虚拟环境中定位、复位和拆卸的实现方法,实现了虚拟装配过程。

飞行器虚拟样机总体技术研究

虚拟样机技术是一种通过综合运用先进的计算机建模与仿真技术对产品进行设计和分析的技术。基于临近空间飞行器总体性能仿真验证的需求,从虚拟样机平台体系架构、高性能仿真并行计算支撑技术、总体性能仿真支撑技术三个方面入手,研究实现了飞行器虚拟样机平台,具备了总体性能验证与评估能力,可以为飞行器总体方案优化及性能验证提供有效的技术手段。

红外末制导高速飞行器导引头参数综合设计研究

高速飞行器的弹道特点和结构特点对红外末制导的设计提出了较为苛刻的要求,导引头工作受目标特性、飞行弹道、头部空间、机动气动特性、控制系统的信息处理能力等多个总体因素制约,导引头参数的综合设计成为了总体初步方案设计的关键。总结提炼了红外末制导方案设计中与总体设计密切相关的设计要素,对各设计要素的关键指标与评价方法进行了研究,明确了红外末制导飞行器总体设计初期对各子系统设计需求。

考虑气动加热和变截面惯性矩的高超声速飞行器建模与分析

由于高超声速飞行器弹性机体/发动机的高度一体化设计,使得此类飞行器的动力学建模与控制较为复杂,而作为控制的基础以及面向控制的总体优化设计都需要建立高精度的动力学模型。首先,建立了考虑气动加热和变截面惯性矩影响的高超声速飞行器自由梁结构弹性模型,分析了气动加热和变截面惯性矩对飞行器振型的影响,得出了气动加热对振型影响非常小且振型引起的攻角变化很小,变截面惯性矩对飞行器的振型影响较大且振型引起的攻角变化较大的结论。然后,建立了考虑气动加热和变截面惯性矩影响的自由梁高超声速飞行器动力学模型,对考虑气动加热和忽略气动加热、恒截面惯性矩和变截面惯性矩对应的动力学模型进行了零极点分布对比分析,得出了气动加热对飞行器的纵向动态特性影响很小,变截面惯性矩自由梁对应的高超声速飞行器在特征点处开环不稳定性更大和非最小相位行为约束变弱的结论。

多小型飞行器自主编队姿态协同控制方法

针对多小型飞行器空间自主编队姿态协同飞行任务,研究了空间多小型飞行器自主编队在空间干扰影响下的姿态协同控制问题.考虑到编队无法获取外界参考信息,需要进行自主编队的情况,提出一种编队姿态协同控制方法.首先,提出的控制方法基于小型飞行器绝对姿态信息实现编队姿态协同,能够适应多种编队通信拓扑结构,并且对于外干扰力矩具有较强的鲁棒性;然后,根据Lyapunov定理,从理论上证明了闭环系统的稳定性和收敛性;最后,通过数值仿真验证了理论分析结果及所提出控制方法的有效性.研究结果表明,所提出的控制方法能够在干扰力矩作用下,利用小型飞行器绝对姿态信息实现编队姿态协同,且能够适应多种编队构型.

高超声速飞行器二元进气道试验和计算

设计了一种吸气式面对称高超声速飞行器,针对进气道性能,分别在两座风洞开展通流试验研究。针对第1次风洞试验大攻角状态（α=8°）测量值偏离线性的问题,辅助采用数值模拟手段分析原因,并对试验方案进行改进设计,解决了首次试验出现的问题。结果显示,在典型状态（Ma=5～6）下,进气道起动正常,性能良好,具有一定的抗侧滑能力;随来流马赫数增加,进气道流量系数增大,总压恢复系数减小,计算结果和试验结果一致;试验结果和数值计算的差异主要表现为基本测压方案α〉4°后,流量系数和总压恢复系数出现严重的非线性。数值模拟结果表明,主要原因为模型支撑方式及测压方式所引起的偏差,通过改进试验方案,解决了大攻角状态下测量值偏离正常趋势的问题。

重大科技工程中基础理论研究管理模式的探索与实践

随着航天强国建设战略的不断实施,我国已从航天大国向航天强国迈进,国家也推动立项了国内相关基础科研领域的向前发展。航天事业既是国防现代化建设的主力军,也是发展壮大国有经济的市场主体。由于受国家特殊行业政策的限制,以传统方式为主的项目管理模式一时难以转变,在型号研制管理中已经暴露出各种问题;航天重大科技工程繁重的任务使项目管理工作处于被动应付状态,形成了项目管理不能与产品生产研制实际完全适应的局面。

曾贵明:飞行器测发控技术

测发控技术的特点是：灵活，机动性好；抗干扰、抗截获；一站控多车，协同控制；地面尽量少的控制电缆（光缆）或无线化；在线任务规划（如装订诸元等）；地面测发控中心与数据链通用化前端（发射车）无人值守；测控流程自动化、软件模块化；快速智能数据处理；高性价比；可靠、安全。

关于航天科研院所经营管理向数字化转型的研究和实践

近年来,随着信息经济的发展,大数据资源成为社会经济发展的重要动力之一。2020年4月9日,在《中共中央国务院关于构建更加完善的要素市场化配置体制机制的意见》中,明确将数据作为一种新型生产要素,与土地、劳动力、资本、技术等传统市场要素并列为五大市场要素。数据已经成为促进提升现代化治理水平及能力的先进手段之一,也意味着以此为基础的“数字经济”将成为推动经济高质量发展的新动能。