基于动态结构重叠网格的三维外挂物分离的数值模拟

在动态结构重叠网格技术的基础上,提出了"相邻格点搜索法"来进行洞边界的确定和贡献单元的搜寻,将传统的三维搜索转化为准一维搜索,大幅度提高了搜索效率,并对外挂物分离的非定常流场进行了数值模拟,计算结果与试验数据符合良好,说明本文的外挂物分离数值模拟方法是正确的、高效的,在工程实际应用中是可行的。

外挂物分离试验中的特征标志识别跟踪技术研究

外挂物分离试验是飞机武器系统鉴定试飞中的重要课题。试验过程中通过高速摄像机获取视频图像,经数字图像处理解算分离过程中的时空信息,以评估分离轨迹及姿态是否安全。针对事后序列图像处理中外挂物表面特征标志人工判读效率较低现状,开展了基于Haar-like特征的目标图像自动识别跟踪技术研究,对跟踪正确的特征标志进行了中心坐标定位,并在Open CV中实现了功能。试验结果表明,采用的算法策略具有较高的识别跟踪正确率,可提高工作效率。

借助气动力特性计算和外挂物分离分析研究飞行试验事故

外挂物分离委员会研究的方法已用于对包括从飞机上发射改进的假目标的飞行试验事故的研究，气动力特性计算已用于评定飞机对原始和改进的外挂物的影响，以确定了飞行试验事故的原因，用假目控制系统模型和六自由度外挂分离轨迹的代码及该流场的模型一起再现试验事故，然后对导致可接受分离特性的假目标的变化进行分析检查。

应用笛卡尔非结构切割网格进行外挂物投放的数值模拟

描述了一种新的网格生成技术 ,即笛卡尔非结构切割网格技术 ,采用叉树数据结构 ,完成了几种单段和多段翼型以及三维机翼的网格生成 .应用中心有限体积法 ,对其绕流问题进行Euler方程数值模拟 ,并将计算结果与实验数据进行对比 .在机翼绕流数值模拟的基础上 。

弹性载机对外挂物动力学响应的影响

在外挂物投放过程中,载机对外挂物具有气动干扰效应,产生附加气动力.对于弹性机翼,在外挂物分离投放时,相当于给机翼一个初始扰动,机翼将发生弹性振动,该振动也会对外挂物带来气动干扰效应.通过耦合求解非定常N-S方程刚体六自由度方程和基于模态法的结构动力学方程,对考虑弹性变形的载机外挂物分离投放过程进行模拟,研究了弹性机翼对外挂物的气动干扰效应.研究结果表明:在外挂物分离初期,弹性机翼的干扰对外挂物气动力响应产生显著影响,机翼的主要结构模态频率决定了外挂物气动力的变化频率,并且由载机机翼动弹性变形引起的干扰气动力能占到外挂物总气动力的一半左右.

1．2米高速风洞外挂物可控轨迹系统中的测、控、处系统

气动中心１．２米高速风洞外挂物可控轨迹系统中的测、控、处系统是一个由电子计算机闭环控制以获得外挂物由其母机上分离的轨迹的大系统，已多次成功用于测定外挂物分离轨迹的试验，表明其操作方便、控制灵活和可靠、精度高、抗干扰能力强，适用于进行各种外挂物的可控轨迹试验。

空气动力对飞机内藏式导弹分离轨迹影响的低速风洞试验研究

在４ｍ×３ｍ低速风洞中研究了空气动力对战斗机内藏式导弹弹射分离轨迹的影响。采用简单网格法测量了导弹在干扰流场中的气动力，进行了分离轨迹估算，用捕获轨迹试验得到了分离轨迹，选定了最佳弹射力参数。试验结果表明，实验导弹安全分离必须采用弹射力，气动俯仰力矩是影响导弹姿态的重要因素，气动力对分离位置影响较小。

侏儒导弹分离弹头罩用斜切喷管发动机的设计、装配、试验

介绍了侏儒导弹弹头罩分离发动机的部组件设计、制造、装配技术和发动机静止试车结果.同时也介绍了发动机试车数据与预示数据间的相关性.

并行环境下外挂物动态分离过程的数值模拟

并行工程的发展提出了计算流体力学的发展新概念,在此基础上研究开发了一个以非定常流计算为核心的多体分离数值仿真集成系统。该系统采用运动嵌套网格方法,能够处理飞行器在空间中的大尺度运动,结合六自由度运动学方程,具有实时仿真运动部件在气动力、弹射力和重力等耦合作用下运动的能力。基于外挂物投放数值模拟具有网格运动、非定常的特点,从网格重建、多重网格方法等方面探索了提高计算效率的途径和实现方法,结合并行化计算使分析周期大大缩短。以20个中央处理器(CPU)为例,并行计算和3层多重网格使计算速度提高约40倍,同时分布式存储、并发计算的特点缓解了对单节点的内存需求,解决了工程应用中受计算周期、网格规模等限制的难题。为了验证本文方法的正确性,对外挂物投放标模实验进行了数值仿真,计算得到的外挂物运动轨迹在0.5 s时间范围内与实验值基本吻合;对分离过程后半段出现的偏差,从气动力变化的时间历程上进行了说明,提出偏航力矩的误差和累积效应导致了预测出现偏离,对关键的分离初始阶段,该方法可以取得令人满意的效率和精度。

两种特殊CTS试验技术的研究

介绍了载机投放/发射的外挂武器具有舵面控制律模拟的分离轨迹测量技术以及分离体带喷流的导弹级间分离气动干扰特性测量技术的研究情况。研究表明,两种特殊CTS试验技术研究取得了比较满意的结果,进一步拓展了气动中心1.2m高速风洞捕获轨迹综合试验能力和种类。

基于并联机构构型的新型CTS试验技术

捕获轨迹试验(CTS)技术是研究机弹分离安全性的有效手段,六自由度机构是CTS试验系统的核心组件。相比串联机构,并联六自由度机构具有定位精度高、机构刚度高以及承载能力强等优势。本文将并联机构应用到CTS风洞试验技术中,在风洞空间尺寸等条件约束下,对并联式六自由度机构构型以及结构参数进行设计,给出六自由度机构的位姿反解方程,评估了并联六自由度机构的运动空间,并对机构定位精准度进行了地面测试。CTS试验系统风洞试验验证结果表明:并联式CTS六自由度机构定位精准度高,CTS风洞试验数据重复性良好,试验系统运行稳定,不同马赫数下试验结果规律性良好。

飞机外挂物投放安全性的参数影响分析

研究了飞机在不同飞行高度、速度和姿态下,不同外挂物质量对投放安全性的影响。采用CFD方法计算外挂物所受气动力,通过六自由度刚体动力学方程计算外挂物的投放轨迹和姿态变化。准定常方法在计算外挂物下落轨迹的每个步长内,认为外挂物和载机都处在定常流场中,载机在投放过程中保持原有运动状态。通过算例给出了典型外挂物在不同速度、高度、姿态下投放的运动轨迹,分析了对安全投放有重要影响的因素,提出了减少外挂物投放风险的建议。

飞机亚音速非对称运动流场数值计算

本文以飞机亚音速对称运动（仅小攻角）流场数值计算为基础，采用涡格法理论开发飞机亚音速非对称运动（小攻角、小侧滑角、小角速度）流场特性数值计算。本文特点：从毕－萨公式出发推导的涡格法流场诱速公式比面涡法简便；采用多坐标系，详细推导了各坐标系转换公式；将复杂的干扰流场简化为一阶干扰和二阶干扰效应，并仔细推导了相应的流场诱速计算公式。已在ＩＢＭ－４３４１计算机上建立了流场计算实用性程序，既可单独运算，也可联入我国外挂物投放／发射过程数值仿真系统（ＣＳＳＰ）串联运行，提供所需流场特性。以Ｊ－ＸＸ型号飞机和两个翼身组合作为算例，定性分析了非对称运动流场计算规律；将两个翼身组合体对称动动流场特性计算值与实验值进行了比较。飞机亚音速非对称运动流场特性计算比对称运动情况更为复杂，难度更大。该工作对进一步开发ＣＳＳＰ系统具有重要价值。