超高速内流壁面边界层惰性工质喷注减阻仿真研究

针对高马赫数超燃冲压发动机的超高速内流环境条件,开展模拟超高速来流条件下内流平壁边界层惰性工质喷注及减阻作用机制仿真分析。分析了典型超高速入流条件下内流特征与壁面摩阻特性,重点针对CO_(2)和H2O工质喷注研究不同喷注参数对壁面摩阻、边界层特性的影响,总结分析边界层喷注惰性工质的减阻作用机制与路径。结果表明,边界层喷注射惰性气体可在短距离内产生明显减阻效果,减阻比例可达40%~60%,后随着距离增加迅速消失;而随着喷注温度降低和喷注质量流量比的升高,减阻效果呈上升趋势,但存在极限;边界层喷注惰性工质减阻机制主要来源于喷注气膜自身的低粘和低温效应,降低壁面上流体黏度,从而降低壁面摩擦阻力系数。但同时喷注流质本身动量输入会改变边界层内部流动结构,从而增强主流对壁面上流体的动量输入,增加壁面上流体的速度梯度,对减阻带来负面影响;因此相同条件下边界层喷注CO_(2)相较H2O喷注效果更好,原因即是相同条件下边界层喷注H2O会使喷注气膜具备更高的动量,明显增加壁面上流体速度梯度,进而对减阻产生不利影响。

针对三维空间机动目标的预定时间收敛制导律

提出了预定时间视线角(LOS)速率收敛制导律,用于三维场景中的多种交战情况。通过使用这种制导律,视线角速率会在任意预先指定的时间内收敛到0,且收敛时间与初始条件和控制参数无关。此外,收敛时间存在一个确切上界。首先,通过解耦三维(3D)交战模型,设计了一个平面制导律,提出了在二维(2D)场景中的制导指令。然后,通过理论分析证明了制导指令在三维场景中的可行性。最后,仿真验证了制导律的有效性。

全太阳系深空探测轨迹全局优化(英文)

针对太阳系中全部的248997颗行星的探测问题,给出了一种关于探测飞行器的深空探测全局四维轨迹(t,x,y,z)优化方案,即飞行器从地球发射进入太阳系并采用小推力控制,优化方案的性能指标为飞行器与太阳系中全部行星中相遇和交会的星的数量最多并且燃料消耗最少。本方案给出了四维飞行轨迹进行全局优化的一套算法,该算法由搜索算法和四维轨迹优化算法组成。此搜索算法从太阳系的248997颗行星中寻找获得尽可能多的经过近地球3维走廊内的行星;而四维轨迹优化算法由改进的动态规划算法、基于最优控制理论的共轭梯度算法和静态参数优化算法组成,其中静态参数优化算法用于搜索最优发射时间窗口。基于该组合算法,通过长时间的大规模的飞行数字仿真,最终计算出探测器的四维最优飞行轨迹,在一年内路过了太阳系中全部行星中的12颗行星。

模型振动对风洞实验数据分散性的数值模拟研究

研究模型振动对风洞实验结果的影响对于修正风洞实验数据和加深空气动力学的理解具有重要的现实意义。基于k-ω的SST两方程湍流模型,在时间域求解雷诺平均N-S方程,研究了模型振动在不同迎角下流场和气动力的变化规律。结果表明:模型振动在小迎角条件下对气动力测量结果几乎没有影响,但在大迎角存在一定分离的条件下,可以引起分离涡的非线性演化,导致气动力平均值的改变,从而引起风洞气动力测量值的分散性。结论从物理机理上解释了大迎角风洞实验的重复性和数据分散性。

MATLAB在《航天器控制》多媒体教学的彻底应用

《航天器控制》是我国航天航空院校一门重要的专业课,是本科生后续课程和研究生课程的基础,它在专业课程体系中占有重要地位。由于该课程具有较强的工程背景,所以数学模型复杂,再加上目前专业课的学时不断压缩,因此如何在较短的时间内,提高教学效率和效果,已经成为教师讲授该门课程时不得不考虑的一个重要问题。

一种利用充气气囊替代机翼操纵面技术的探讨

提出了一种运用充气气囊替代传统操纵面的方法,并采用数值模拟和风洞实验进行了研究,结果表明利用充气气囊改变机翼后缘附近的局部外形,能够像传统操纵面那样改变机翼气动力的特性。此技术方案消除了操纵面舵机和相应的传动系统,同时具有减小雷达反射面积的作用,为隐身飞行器提供操纵力矩探索了一条新的途径。

结构变形对整流罩分离轨迹的影响

为研究弹性体在稠密大气中的分离问题,基于非结构网格,采用运动网格与局部网格重构相结合的方法求解大位移相对运动的流场,并耦合6自由度刚体运动方程得到整流罩的运动.非定常流动方程使用格心有限体积法进行空间离散,并运用LU-SGS进行求解.应用标准算例验证该方法的准确性,并用于某整流罩飞行轨迹的计算.结果表明结构变形可能会使整流罩与飞行器碰撞.

边界层转捩飞行测量方法及实现

针对高超声速边界层转捩飞行试验研究的需要,通过一体化的变厚度薄壁测温和热流辨识方法,利用测量薄壁内壁温度辨识表面热流可实现飞行器表面转捩位置的测量。考虑到飞行器高速飞行过程中表面气动加热和振动环境要求,对测量结构和机体结构开展了一体化模块设计,提高了测量结构的整体承载抗热振能力;利用热振联合地面试验系统,在飞行状态地面模拟条件下,对测热部件进行了热振联合试验考核,验证了测量结构的安全性和可靠性。地面热振联合试验和飞行试验结果表明,该型转捩测量结构可承受飞行条件气动加热和振动环境,能迅速地响应和准确地反映气动加热环境热流的变化,可准确捕捉飞行条件下高超声速边界层转捩现象。获取的热流转捩测量数据,可为高超声速转捩预测计算模型提供校准数据。