高速空气动力学三大手段数据融合研究进展

风洞试验、数值计算和模型飞行试验三大手段的深度融合,是开展新一代高速飞行器研究的必然需求。本文重点介绍了高速风洞试验设备、数值计算软硬件建设和航天模型飞行试验能力建设情况,以及自主研制的表面温度、热流、脉动压力、摩阻等飞行试验测量技术;并根据气动数据融合特点,提出了一种基于气动数据和物理模型相关度的融合准则,发展了基于组合深度神经网络的气动数据融合方法,解决了不同来源数据之间的数据关联问题,大幅提升了融合数据的可信度,在某高速飞行器俯仰力矩系数和头罩典型构型的气动热数据天地关联方面得到成功应用;综合运用三大手段,开展了高速激波-边界层干扰基础流动问题研究,建立了激波-边界层干扰力/热载荷天地相关性经验公式,修正了压力-热流关联关系,并首次证实了分离泡低频振荡现象在真实飞行条件下客观存在。

MF-1弹道设计与蒙特卡罗飞行仿真

MF-1是我国的首次高超声速空气动力学基础问题研究模型飞行试验。本文研究建立了MF-1试验飞行器弹道设计与拉偏仿真数学模型,开展了MF-1弹道设计和拉偏仿真计算。对结果分析表明,对于MF-1这类无控飞行器,某些条件下可能在飞行过程中发生滚转共振现象,导致飞行总迎角迅速发散,气动过载显著增加,飞行弹道严重偏离设计弹道,甚至可能出现解体风险。通过严格控制飞行器加工和安装偏差,有助于降低滚转共振发生概率。

MF-1飞行试验弹道差异分析及弹道重建研究

MF-1作为我国的首次高超声速空气动力学基础问题研究模型飞行试验项目,真实飞行取得了圆满成功。但是其无控飞行弹道与设计弹道之间还是存在较明显偏差,本文首先对于MF-1实际飞行试验弹道与设计弹道之间的偏差原因,通过理论分析和弹道仿真开展了研究,结果表明风场偏差和气动力偏差可能是导致MF-1飞行弹道与设计弹道差异的最主要因素。然后,基于飞行实测的过载角速率数据和外弹道测量数据对MF-1飞行弹道进行了重建,得到了包括迎角、侧滑角在内的完整可靠的弹道数据。研究还表明,风场对迎角、侧滑角的准确估计有显著影响,应尽量提高风场测量的实时性和准确性。

冠突散囊菌繁殖体提取物抑菌活性研究

为探讨冠突散囊菌繁殖体提取物的抑菌性能,该文采用抑菌圈测定不同繁殖体提取物对金黄色葡萄球菌、藤黄微球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、白色链霉菌和白色念珠菌的抑菌活性,并探讨抑菌物质在不同温度、p H值和紫外光下的稳定性。该研究采用玻璃珠振摇法破碎冠突散囊菌繁殖体,获得子囊果、子囊孢子和分生孢子提取物。结果表明,冠突散囊菌子囊果和子囊孢子提取物有抑菌作用,分生孢子提取物无抑菌作用。其中,对藤黄微球菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制作用最显著,且该物质在25~80℃,p H 2~6能保持稳定的抑菌活性。冠突散囊菌有性繁殖体(子囊果和子囊孢子)中有抑菌物质,抑菌物质在一定的p H值和温度范围内具有良好的稳定性。

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。

破壁方式对冠突散囊菌有性繁殖体提取物抑菌活性的影响

为对比3种破壁方法对冠突散囊菌有性繁殖体(子囊果和子囊孢子)提取物抑菌活性的影响,利用超声法、萌发法和玻璃珠振摇法处理冠突散囊菌有性繁殖体,运用抑菌圈法测定提取物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌活性。结果表明,子囊果较易破碎,子囊孢子较难破碎;玻璃珠振摇法提取的子囊果提取物比子囊孢子提取物的抑菌活性更强,子囊果提取物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈半径分别为5.8 mm和12.6 mm;玻璃珠振摇法破壁子囊孢子的破壁率最高,可达94.8%,其提取物具有抑菌活性,其余两种方法获得的提取物无明显的抑菌活性。3种方法中,玻璃珠振摇法是提取冠突散囊菌有性繁殖体中抑菌物质的最佳方法。

细长体构型飞行试验模型振动试验

利用地面振动试验系统对高超声速飞行细长体试验模型进行振动试验,试验系统能够按照要求的振动条件进行较为准确的、系统的动态模拟。试验结果表明:在轴向、横向的A组和C组振动环境条件下,试验模型结构和弹载设备均能可靠工作。通过振动试验,考核了高超声速飞行细长体试验模型设计和弹载设备的环境适应性,得到试验模型的动态响应特性,为试验模型动态仿真和设备振动环境特性分析提供了试验数据,为飞行试验模型在不同振动条件下的安全设计提供了有效的试验方法。

Progress in application of CFD techniques

Computational Fluid Dynamics (CFD) is an important branch of fluid mechanics, and will continue to play great roles on the design of aerospace vehicles, explora- tion of new concept vehicles and new aerodynamic technology. This paper will present the progress of CFD from point of view of engineering application in recent years at CARDC, including the software integration, grid technique, speeding up of convergence, unsteady fluid computation,etc., and also give some engineering application examples of CFD at CARDC.