轴对称矢量喷管运动学建模及运动轨迹分析

轴对称矢量喷管为复杂的空间多链路机构,是推力矢量技术的核心。为研究其运动规律,将空间机构位置分析法、解析几何法和环路矢量法相结合,建立了轴对称矢量喷管的空间运动学模型。利用数值仿真实现了其运动姿态的仿真,并通过与ADAMS仿真结果对比,验证了该模型的正确性,进而获得轴对称矢量喷管在不同驱动方式下的位姿以及喉口和喷口的面积变化规律。结果表明:喉口状态和喷管运动状态对喷管面积比均有影响,面积比随着A9作动筒的同步伸长呈明显单调递增状态;A9作动筒异步驱动时,喷管面积比变化较小,喷口矢量偏转角角速度与作动筒运动速度呈比例关系,截面形状由圆形逐渐变为空间上扭曲的椭圆形;拉杆尺寸对喷管机构的面积比变化范围有明显影响,拉杆每增大(或减小)1 mm,面积比变化区间整体上移(或下移)0.025。仿真结果有助于了解喷管的运动规律,可为喷管的参数化分析及优化设计提供理论依据。

轴对称矢量喷管平移控制系统运动学建模仿真

为解决轴对称矢量喷管原始偏转控制方案中出现的奇异性问题及出口截面光顺性较差的问题,提出了一种新型平移控制方案。利用CATIA设计了轴对称矢量喷管平移控制系统的三维模型,在DMU模块中进行运动仿真并激活传感器追踪驱动舵机的旋转角度数据。将三维模型尺寸数据及约束关系代入MATLAB中,建立了空间运动学方程,进行数值计算、曲线拟合及误差分析。获得了描述喷管矢量偏转角、矢量方位角与舵机旋转角映射关系的二维插值模型,进而建立了各个控制周期内矢量偏转角、矢量方位角的动态控制指令。仿真结果表明:该平移控制方案不存在奇异位置且出口截面形状较好,提高了喷管的可靠性及密封性,满足轴对称矢量喷管的精准控制需求,最后通过模型样机进一步验证了该平移控制方案的可行性。

轴对称矢量喷管液压伺服系统设计与仿真研究

针对轴对称矢量喷管的功能要求,设计一种基于模糊PID控制的轴对称矢量喷管液压伺服系统。运用AMESim和MATLAB/Simulink对该系统进行建模与联合仿真,并与常规PID控制进行比较,分析系统的响应特点,验证电液伺服阀冗余备份功能和故障回中功能的可行性。仿真结果表明:所设计的轴对称矢量喷管液压伺服系统具有良好的工作性能,而加入模糊PID控制的系统具有更好的稳态特性、动态特性和更强的鲁棒性,同时验证了电液伺服阀冗余备份功能和故障回中功能是切实可行的。

轴对称矢量喷管喉道运动学精度分析及实验

推力矢量技术主要通过控制矢量喷管偏转来实现矢量控制,轴对称矢量喷管具有偏转机构设计简便、矢量作用效果明显等优点,其喉道运动是完成喷气收扩的基础,为了研究其运动规律,设计了三环连杆传动控制结构;建立了喉道运动学及精度分析模型,讨论了A8两铰孔位置误差、电机伸缩量误差、两个铰座孔的位置误差、外环厚度方向误差对喉道的误差影响;设计搭建矢量喷管实体实验平台,通过非矢量运动实验,验证运动学及精度分析模型的正确性,为进一步喉道和喷口控制分析奠定一定基础。

基于ADAMS的轴对称矢量喷管喷口精度分析

为研究误差对喷口精度的影响,以轴对称矢量喷管为研究对象,利用ADAMS软件的参数化点的功能建立模型并仿真,验证模型有效性;建立衡量喷口精度的指标:偏转角、方位角、喷口面积的测量函数;基于设计研究功能,得出了单一设计变量误差对喷口精度影响的灵敏度;通过ADAMS/Insight模块、蒙特卡洛方法以较快的速度、较少的工作量完成零部件随机设计变量误差的分析。研究结果表明:在随机误差-0.1 mm<μ<0.1 mm的情况下,偏转角仿真值与平均值相对误差为0.675%,方位角为0.847%,喷口面积为0.048%,喷口精度变化较小,可以保证发动机工作范围。

轴对称矢量喷管内流特性的模型试验

在喷管落压比1.5～17的情况下,对3组不同几何尺寸的轴对称矢量喷管模型试验件内流特性进行了试验.结果表明:气动矢量角与几何矢量角呈正比关系;当落压比小于设计落压比时,气动矢量角会出现大于几何矢量角的峰值,并随落压比的增加而逐渐趋近几何矢量角,推力系数并不随几何矢量角增加而显著下降,且与非矢量状态相当;矢量状态下,推力系数与面积比呈正比关系,而对喉道面积的变化不敏感.

轴对称矢量喷管红外特性的数值计算研究

研究了轴对称矢量喷管在光谱2100～5260cm-1范围内红外特性的数值计算方法,并开发了三维计算程序,可以计算喷管在加力与非加力状态下的红外辐射特性。计算中考虑水蒸气和二氧化碳的光谱吸收与发射,在加力状态下还考虑烟粒子的光谱吸收与发射。给出了在光谱2100～5260cm-1范围内,轴对称矢量喷管在加力与非加力状态下壁面及喷口辐射的计算结果。应用本文的程序计算某型实际发动机上轴对称矢量喷管红外特性的结果与发动机试车的实验结果基本一致。

轴对称矢量喷管内外流场的数值模拟

在同一偏转角度下,随着喷管压比的增大,推力系数先减后增再减小,而矢量角先增大再减小;在相同喷管压比下,矢量角与喷管偏转角呈线性关系。利用数值计算结果和人工神经网络,建立该轴对称矢量喷管的性能预测模型,喷管性能预测结果与计算值吻合较好,从而验证了该模型的有效性,为减少计算和试验点数节省经费和时间提供了有效的途径。

轴对称矢量喷管内流特性的数值模拟研究

利用矢通量分裂有限体积格式和 B-L湍流模型 ,采用 TTM网格生成和局部网格加密技术 ,求解三维N-S方程 ,对轴对称矢量喷管的内流流场进行数值模拟 ,并将计算结果与模型试验结果进行了分析比较。研究结果表明 ,在矢量状态下 ,计算结果和试验结果相比 ,壁面静压分布的相对误差不大于 1 3% ,气动矢量角的相对误差不大于 1 0 % ,推力系数的相对误差不大于 2 % ,所开发的计算方法和计算程序可用于轴对称矢量喷管的工程设计。

轴对称矢量喷管外流对内流干扰研究

应用有限体积法在同位网格中对控制方程进行离散化,对某一轴对称矢量喷管的内外流场进行了数值模拟,数值模拟和试验结果进行了比较,分析了该喷管在矢量偏角20°下,不同的落压比、不同的外流速度对轴对称矢量喷管内流的影响。研究结果表明,喷管内的分离激波是影响轴对称矢量喷管性能的重要因素。

轴对称矢量喷管设计与试验技术研究

简要综述了轴对称矢量喷管的设计与试验,介绍了其技术特点和相应的工作方法,包括计算机仿真技术的采用和循序渐进、并行发展的工作思路,并概要介绍了试车验证情况。试车结果表明:轴对称矢量喷管技术已经取得突破,技术指标达到了飞机部门提出的初步要求。

基于数值模拟的轴对称矢量喷管内流特性研究

采用三维有粘定常程序计算了轴对称矢量喷管的内流特性,研究了尺寸缩比、冷热态的影响,并与冷态缩比模型矢量特性试验结果进行了对比;给出了设计工况的内流特性,讨论了几何矢量角、喷管落压比对内流特性的影响.研究结果表明,尺寸缩比、冷热态对内流特性的影响均很小,冷态缩比模型试验结果可以真实地反映设计工况的内流特性,轴对称矢量喷管在设计工况下具有良好的内流特性,并且几何矢量角、喷管落压比对内流特性均有影响.

机械式轴对称矢量喷管动态偏转的矢量特性研究

采用限体积法在同位网格中对满足几何守恒定律的控制方程进行离散化,对某一轴对称矢量喷管在几何偏角速度大小为40°/s下从0°偏转到14.2°过程中的内外流场采用压力隐式分离算法(PISO)进行了数值模拟,分析了该喷管在不同的落压比、不同的外流速度下偏转时,喷管内外流场的动态变化特性,几何偏角和气动矢量角的关系,当喷管偏转后在内壁面产生分离时,喷管的气动矢量角振荡。研究结果为矢量喷管的设计和发动机控制技术的研究提供了参考。

轴对称矢量喷管机构弹性动力学分析

对轴对称矢量喷管机构进行了弹性动力学分析。建立了只考虑部分构件弹性的简化模型,对比了该喷管的刚体模型和弹性体模型的分析结果;通过进行ADAMS与ANSYS之间的双向数据交换,对该喷管弹性机构构件进行了动态应力分析。

轴对称矢量喷管机构优化设计

本文介绍了矢量推力技术的发展、现状和目前工程应用的主要矢量喷管方案。针对某轴对称矢量喷管,开发了优化设计程序,给出了建立数学模型、选择优化设计目标函数的一般方法。

轴对称矢量喷管三维传热计算研究

采用封闭腔理论算法 ,利用矢量喷管的三维内流场数值计算结果 ,对轴对称矢量喷管的壁温分布进行了数值计算。计算结果表明 ,在非矢量状态 ,喷管同一轴向位置处的周向壁温基本相同 ,壁温分布可按一维处理。在矢量状态 ,喷管同一轴向位置处的周向壁温相对差值达 15 % ,壁温分布呈现复杂的形式 ,必须采用三维计算方法计算壁温分布 ;喷管扩张段壁温明显高于非矢量状态。所开发的计算方法和程序既可用于轴对称矢量喷管的工程设计 ,也可为试验验证提供理论依据。

轴对称矢量喷管A8面运动学分析与求解

对轴对称矢量喷管A8面的运动学研究是为了准确调整其大小,从而满足最佳膨胀比系数的要求。首先采用合理的简化方法,用收敛片及其密封片末端形成的内切圆来近似表示不规则的A8面,并且计算了误差,说明其可行性。然后根据设定条件:收敛片的圆弧形凸面通过收敛片两端,建立了A8面运动机构的数学模型。用解析式表示相关部件参数间的关系,不仅避免了计算复杂而又耗时的迭代过程,还使求解思路更加清晰。最终得出了A8做动筒的推进量与收敛片的内切圆面积的函数关系,即A8面收扩的函数表达式。接着进行仿真验证,结果表明所求函数与三维模型中测量的数据吻合,综合A8面函数表达式的准确率达到约96%。

轴对称矢量喷管喉道运动学精确建模研究

轴对称矢量喷管中喉道面积大小影响战斗机的喷管性能,研究通常是以收敛调节片末端的内切圆表示其面积,该种表示在调节片数量不同的情况下导致存在不同程度的误差,不利于进一步进行定量分析。首先研究了喉道截面多边形的变化规律,建立了精确的喉道面积计算通用表达式;其次结合凸轮反转法和坐标转换,推导了适用于一般曲线截面的凸轮滚子喉道控制的运动学模型;最后建立实际算例,进行数值计算和虚拟仿真的验证。研究表明,数值计算与虚拟仿真结果吻合度较高,最大相对误差为0.79%,说明建立的运动学模型正确反映了喉道的运动规律。

三环驱动轴对称矢量喷管喉道逆运动学建模

三环驱动推力矢量喷管是一种收-扩式轴对称推力矢量喷管,针对某三环驱动轴对称推力矢量喷管,利用拆杆法和相对转角法建立了轴对称矢量喷管喉道面积调节结构运动学模型,运用CATIA软件完成了轴对称矢量喷管各零件的建模和虚拟装配,并将装配体导入到ADAMS软件中进行仿真,验证了结构设计的合理性和所建模型用于喉道面积控制的有效性。对三环驱动轴对称推力矢量喷管的优化设计及控制器的设计与应用提供了一定的理论基础。

轴对称矢量喷管动力学仿真与分析

在对飞机发动机轴对称矢量喷管结构和工作原理进行研究和分析之后,利用UG软件实体模块建立了固体火箭喷管的机构模型。将装配好的固体火箭喷管各构件导入MSC.ADAMS软件中,施加相应约束,构建了该固体火箭喷管的动力学仿真模型,在MSC.ADAMS软件中对固体火箭发动机轴对称矢量喷管的收扩、偏转运动进行了仿真。最终通过仿真获得了固体火箭喷管机构各环节的受载和动态特性数据,为简化新产品的建模、热态特性仿真、获取机构动态特性及加速新产品研发提供了重要的理论依据。