内埋武器机弹分离动态风洞投放试验研究

基于动力学相似的动态风洞投放试验研究了尖拱圆柱体从空腔中分离的气动及运动特性,并创新性地采用快响应压敏漆技术对动态运动模型表面上的压力分布测量进行初步探索研究,试验中探究了不同空腔模型攻角(α=0°,-1.5°,-3°)及弹体在空腔内的不同位置(L_(0)=25 mm,39 mm)对内埋武器机弹分离特性的影响。结果表明:弹体在空腔内的位置对机弹分离运动特性的影响最大,当L_(0)=25 mm时,弹体模型头部区域压力明显高于后部区域压力,产生抬头俯仰力矩,导致弹体模型俯仰角逐渐增大,最终碰撞空腔模型,降低载机攻角并未改变弹体模型碰撞空腔模型的效果。当L_(0)=39 mm时,弹体模型在给定的攻角下均能安全地从空腔中分离。

带内埋质量超声速悬臂板的颤振特性

为提高具有内埋质量升力面的颤振速度,将其简化为带集中质量的矩形悬臂板。基于假设模态法和一阶活塞理论得到颤振模型,进而考察其颤振特性。首先,基于Kirchhoff薄板理论建立矩形悬臂板的结构动力学模型,并利用假设模态法得到带内埋质量时的模态属性。其次,引入一阶活塞理论近似求解在超声速条件下的模态气动力,代入结构动力学模型得到颤振方程的时域表达。最后,通过引入指数形式的模态位移将颤振方程变换至频域并通过p-k法求解颤振速度和颤振频率。通过改变内埋件的位置、质量和数目等参数,得到其对超声速悬臂板颤振特性的影响规律。研究结果表明,在悬臂板前缘靠近翼梢区域内埋小质量物体可有效提高升力面的颤振速度,而在翼根附近,颤振速度对内埋质量的变化不敏感。

内埋可变导热管建筑顶面隔热层节能分析

为减少室内空调能耗,文中对目前广泛使用的在建筑顶面之上铺制隔热层的建筑节能方法做进一步优化。文中以北京地区某建筑为例进行计算分析发现,隔热层的高热阻在夜间不利于建筑顶层白天积累的热量向外界排散。为在夏季夜间减小隔热层热阻,加速建筑顶层白天积累热量的排散,提出一种内埋可变导热管的建筑顶面隔热层,即在建筑顶面隔热层内间隔一定距离埋制可变导热管。夏季白天工况,可变导热管不启动,为高热阻状态;夏季夜间工况,可变导热管传热能力强,减小了隔热层热阻,加快了夜间建筑顶层结构热量的向外排散,计算结果表明,按照间隔0.3m铺制可变导热管的隔热层比铺制普通隔热层的空调制冷量下降15.1%;冬季工况热管传热能力非常差,隔热层保持了高热阻状态,避免了室内热量损耗。这种方法节能效果明显,可为建筑节能研究工作提供参考。

高马赫数内埋武器分离特性数值模拟研究

高马赫数(Ma>2)武器舱剪切层和激波更强,其流动特性与通常的亚、跨、超声速武器舱也有所不同,从而可能导致内埋武器的分离特性也不同。基于非结构混合网格流场解算器NNW-FlowStar,在前期针对高马赫数空腔流动模拟建立的改进HLLE++格式和自适应混合网格技术的基础上,采用数值模拟手段对比分析了Ma=4和Ma=2时的内埋武器分离特性,研究了环状板、横柱、锯齿和圆柱阵列等不同前缘流动控制措施对高马赫数(Ma=4)武器分离特性的影响,为高马赫数内埋武器的安全分离方案设计提供指导。研究表明:高马赫数(Ma=4)时,由于武器舱流动特性和武器舱前缘激波的激波角的不同,导致起始时刻内埋武器与武器舱之间的通道效应和分离过程的激波干扰不同,使得高马赫数(Ma=4)时内埋武器的姿态角和俯仰力矩与马赫数为2时差异较大;采取前缘扰流措施后,内埋武器的抬头趋势有所减弱,偏航角有所减小,有利于导弹的安全分离。

空腔内埋MEMS芯片封装载板工艺研究——以5层铜叠构为例

本论文主要探讨了5层铜叠构空腔内埋声感芯片封装载板工艺研究,主要步骤:准备三张芯板分别是芯板一(L1-L2)、芯板二(L3-L0)、芯板三(L4-L5),其中L1-L2层别进行钻孔、填孔、和内层线路;L3-L0中间芯板会进行双面蚀刻只留L3层别的靶标另一面蚀刻光板,蚀刻完成后L3-L0层别完成纯胶预贴变成粘接片进行开槽;L4-L5层别进行钻孔、填孔和内层线路以及SMT贴片,以上完成后进行压合,将L1-L2、L3-L0、L4-L5三个层别的芯板压合在一起,此工艺的封装载板不仅实现了内置芯片的功能,而且在不增加器件本身体积的条件下增加了背腔的体积,减少了产品的声学信号过程中传输的损失,有利于器件微型化的发展趋势。

基于变限幅结构的内埋式永磁同步电机转速动态优化控制策略

针对内埋式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)的转速动态性能优化展开研究,详细分析多种工况下的电流工作点轨迹及转速动态过程,揭示传统方法中存在的电流工作点轨迹偏移、转速超调、转矩波动等问题。针对这些问题,该文提出一种基于变限幅结构的转速动态优化控制策略,在转速环引入一个变限幅结构,并通过引入转速误差生成转矩控制信号,实现了转速、转矩的同步控制。该文提出的方法使转速误差呈指数收敛,不仅有效抑制了转速超调和转矩波动,还消除了传统方法中电流工作点轨迹的波动、偏移等问题,显著缩短了转速调节时间并提升了转速动态性能。最后,通过实验验证所提转速动态优化控制策略的有效性。

内埋弹射武器机弹安全分离技术综述

分析了内埋弹射武器机弹分离物理过程的环境、内埋武器发射技术,介绍了国外部分风洞的现状,阐述了内埋弹射武器机弹安全分离技术的设计方法。

内埋式永磁同步电机的弱磁控制策略

针对内埋式永磁同步电机的弱磁控制,提出一种修正电流设定值的方法。该方法由两部分组成:弱磁区域的确定和设定电流修正值的计算。电机运行所在的弱磁区域由恒转矩曲线方向和电流调节器输出电压递减方向之间的夹角来确定,输出电压的递减方向信息通过梯度下降法计算得到;设定电流修正值的大小根据该弱磁区域内转矩、电压变化量的方向信息和电流调节器输出电压与电压设定值的差值来确定。通过实验验证了该控制策略的正确性和可行性,实验结果表明所提出的控制策略控制精确度高、响应速度快、鲁棒性好。

内埋式永磁同步电机永磁磁链的在线辨识

在无速度传感器工作条件下,为了实现永磁同步电机转子位置和转速的精确控制,需要对电机参数进行在线辨识。本文研究了无速度传感器控制条件下,内埋式永磁同步电机永磁磁链的辨识。该调速系统采用转子磁链定向的矢量控制作为基本的控制策略,利用模型参考自适应系统对转子位置和转速进行估算,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机永磁磁链辨识方法。本文基于上述研究,实现了无速度传感器控制条件下,内埋式永磁同步电机永磁磁链的在线辨识,采用上述方法能够很好地避免由于电机的低阶状态方程而引起的辨识问题。仿真和实验结果证明了该辨识方法的可行性与有效性,而且在模型参考自适应中采用辨识得到的磁链参数,能够大幅度降低转子位置的估算误差。

基于遗传算法的内埋式永磁同步电机参数辨识方法

针对内埋式永磁同步电机的反凸极特性及传统参数辨识方法存在的缺陷,结合电机的数学模型提出了一种基于遗传算法的参数辨识方法,该方法能同时辨识定子电阻、d轴电感、q轴电感和永磁体磁链四个参数。该方法所用的信号均为可直接检测的状态变量,从而减少了其他干扰对电机参数辨识的影响,提高了参数辨识的准确性。仿真和实验结果表明,利用遗传算法进行参数辨识鲁棒性强、收敛性好,在不同的转速、不同的负载以及不同的控制策略下,四个待辨识参数也能够在较短的时间内收敛到真实值,具有较高的精度,同时也克服了一般遗传算法对辨识参数初始值要求高的缺点。

平飞时内埋导弹弹射分离仿真与研究

利用应用计算流体动力学软件FLUENT的二次开发功能和RNG k-ε湍流模型建立了载机投弹流场数值模拟和弹道仿真相结合的仿真模型。运用动网格技术更新导弹与载机发生相对运动而导致的计算域变化。将整个流场的解与六自由度运动方程的解进行耦合,模拟计算了超音速条件下内埋导弹与载机分离的过程。结果表明,气动干扰对弹的纵向运动影响非常大,随着马赫数的增加,仿真结束时导弹下落距离减小,俯仰角曲线波动幅值增加。

超声速内埋武器分离数值研究

旨在为内埋武器的投放安全性,分析了攻角和舱门对开式武器舱流动特性的影响。结合嵌套网格方法并耦合六自由度运动方程研究了内埋式导弹在超声速条件下的分离轨迹和姿态变化,分析了不同马赫数对重力投放和弹射投放两种分离方式导弹分离轨迹的影响。计算结果表明,攻角和舱门不能改变开式武器舱的流动类型;两种分离方式都能使导弹安全分离,但是重力投放下导弹的俯仰角变化较大,不利于导弹点火发射。

内埋式永磁同步电机驱动系统的弱磁控制

针对内埋式永磁同步电机(IPMSM)系统高频运行困难这一问题,提出了一种基于交轴电压的弱磁控制方法.该方法基于磁场定向控制,运用交轴电压控制直轴电流,将交轴电压的期望值与反馈值作差,计算得到弱磁电流误差信号,对其进行PI运算得到弱磁电流.由于在重负载时直流母线电压急剧下降,引入定子空间电压矢量的有效工作时间这一变量来闭环调节所得到弱磁电流,从而实现重负载情况下的弱磁控制.建立了内埋式永磁同步电机系统仿真模型,验证了算法的正确性.将所提出的弱磁控制方法应用变频空调压缩机控制系统中,开发了基于STM32F103R8T6 ARM的弱磁控制系统实验平台,实验验证该控制算法可显著提高IPMSM的弱磁转速范围.

内埋武器分离特性及其改进方法研究

在高速风洞中对外挂/内埋武器分离过程中的气动力特性进行了试验研究,试验同时研究了改善内埋武器分离特性的被/主动流动控制方法——前缘立齿和前缘射流,试验马赫数为0.6、0.9和1.5。采用内式天平获取了不同试验状态下武器模型的气动力数据。试验表明:与外挂武器相比,内埋武器分离过程中的气动力特性较复杂,存在机/弹分离安全隐患;弹舱长深比L/D对内埋武器分离特性影响明显,随L/D增大,武器最大俯仰力矩系数明显增加;被/主动流动控制方法均能有效改善内埋武器分离特性。

内埋武器超声速分离机弹干扰特性试验研究

在超声速条件下的机弹分离过程中,内埋武器受到载机复杂干扰流场作用,其气动特性与自由流情况有很大差异,对机弹分离安全有一定影响。采用基于并联机构构型的CTS(Captive Trajectory Simulation)试验技术以及纹影显示技术,研究了内埋弹舱布局新型战斗机与典型空空导弹模型的机弹干扰特性,在有/无载机干扰、不同分离角速度和分离高度、载弹尾舵折叠/展开等条件下,对比分析了载弹俯仰力矩/运动特性以及载机干扰流场结构。研究结果表明:在超声速条件下,典型内埋弹舱布局战斗机存在复杂的激波系结构,会对载弹产生较强的气动干扰效应,诱导载弹出现“抬头”俯仰运动趋势;无初始分离角速度时,出现不安全分离的趋势;分离高度降低,会使载弹不安全分离趋势提前;在分离过程中,尾舵折叠不利于载弹姿态控制,在保证分离安全的前提下,应尽早展开尾舵,进行姿态增稳控制。

战斗机武器外挂投放与内埋投放比较

为了研究弹体外挂投放与内埋投放的区别,利用基于Menter SST湍流模式的改进延迟分离涡模拟(IDDES)方法以及重叠网格技术,分别对亚声速和超声速来流条件下,同一弹体外挂投放和内埋投放进行了数值模拟,得到了亚声速和超声速条件下外挂投放与内埋投放弹体的下落规律。通过对比分析表明:亚声速和超声速来流条件下,内埋投放由于受舱体内强非定常流场以及舱体唇口剪切层的影响,弹体受很大的抬头力矩,弹体姿态角变化较大,投放特性劣于外挂投放。进一步研究表明:在弹射时给弹体一定的低头角速度,使弹体以低头姿态穿越剪切层,则可以大幅度降低剪切层带来的不利影响,提高内埋投放弹体分离品质。

内埋弹舱舱门气动特性研究

在高速风洞中对内埋弹舱舱门气动特性进行了试验研究,给出了马赫数等于0.6时的静/动态试验结果。静态试验结果表明:舱门表面存在较强的气动噪声,其前缘附近的声压级与舱底最大声压级量值相当;舱门气动载荷随舱门开启角度变化剧烈,δ≈30°时舱门气动载荷最大。动态试验结果表明:舱门开启/关闭过程中的气动载荷随St数变化明显;舱门开启与关闭过程中的气动载荷存在显著差异。

考虑气动干扰的导弹内埋式发射弹道研究

针对导弹从内埋武器舱发射后受到复杂气动干扰对初始弹道和自控终点散布产生影响的问题,研究了计算流体力学(CFD)与六自由度方程联合数值仿真方法,建立了载机和导弹的计算模型,编写了弹道程序,基于动网格技术,准确模拟了导弹的运动过程,获得了在发射初始无控段导弹的受力、位移和姿态角等参数,并为有控弹道自控终点散布仿真提供初始条件。仿真结果表明,气动干扰对内埋导弹发射后初始弹道和自控终点纵向、侧向散布影响明显。该研究可解决导弹气动与运动紧密耦合的问题。

无限平板内埋裂纹线弹簧模型

建立了无限平板内埋椭圆形裂纹的线弹簧模型，用积分变换方法推导了问题的控制积分方程和应力强度因子的表达式，给出了数值结果，并与现有交替迭代解进行了比较。

内埋武器舱关键气动及声学问题研究

以风洞试验为手段,在高速风洞中对内埋武器舱关键气动问题进行了深入研究。利用静态压力测量、脉动压力测量、网格测力等测试手段,获取了典型弹舱流场静压分布特性、气动声学特性以及武器分离特性。研究结果表明:舱内静压分布变化明显,可以此定义弹舱流场类型;开式弹舱流场气动声学环境恶劣,总声压级强度可达170dB以上,且频谱曲线上存在多个明显的能量尖峰;武器从舱内分离过程中可能产生较大的抬头力矩,影响机/弹安全分离;在弹舱前缘施以流动控制能降低舱内静压梯度、抑制气动噪声,且有利于改善武器分离特性。