混合动力通勤飞机推进系统气动布局研究

使用VSPAERO气动分析模块,以X-57机翼作为算例,对螺旋桨滑流气动特性进行计算,将气动分析结果与文献中的CFD分析数据进行对比,验证软件的精度和可靠性。将其应用于19座通勤类飞机,分别对1—3对电机+桨3种气动布局方案参数化建模,调整螺旋桨的位置、尺寸及性能参数,快速分析飞机以巡航马赫数飞行在不同迎角下的升阻特性。结果表明:3种方案中六桨方案最优,此方案能显著降低全机诱导阻力,使总升阻比较双桨可提高14.8%,相对于四桨可提高31.9%。

激光-电磁复合推力器研究现状与展望

激光-电磁复合推力器不仅具有比冲高和体积小的特点,还具有推力精准可控、工作稳定、抗干扰强以及效率高的优势,可为微纳卫星提供可靠的动力来源。本文对激光-电磁复合推力器的相关研究进行了较为全面的介绍,概述了此类推力器的基本原理与优势特征,重点总结了样机设计、数值模型与推进剂研制三部分内容的研究进展,归纳了现有研究内容的关键问题。在此基础上,对激光-电磁复合推力器的进一步发展方向进行了展望。

基于螺旋桨负载的电推进系统线性/非线性自抗扰混合控制方法研究

电推进系统采用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)直接驱动螺旋桨为飞机提供所需的动力,由于运行工况的复杂性和强耦合性,其对动态响应和扰动抑制能力提出更高的要求。为了提高系统性能,提出一种线性/非线性自抗扰混合控制方法。在线性扩张状态观测器(linear expanding state observer,LESO)和非线性扩张状态观测器(nonlinear expanding state observer,NESO)参数整定的基础上,设计带权重系数的混合控制策略。该方法有效整合LESO和NESO的优点,通过带桨测试结果验证所提方法的可行性,为工程实践奠定理论基础。

船舶混合推进系统制动过程分析与研究

混合动力系统采用轴带电机再生制动来吸收制动能量实现快速制动,但制动电阻的选型和控制分析需要大量的计算和校核。针对此问题,对混合动力船舶制动过程中螺旋桨负载的转矩随转速变化的特性进行仿真分析,提出基于轴带电机最大转矩电流比(MTPA)控制的制动控制策略和基于该控制方式的制动电阻选型过程、选型方法并进行仿真验证。仿真中轴带电机以MTPA控制方式实现了电磁转矩一直保持其最大转矩的快速制动;经仿真对比,小于等于5Ω的制动电阻选型方案能够满足目标船制动能量消耗需求。所形成的制动电阻选型及验证方法,能够在装船前对该关键部件与船舶的适配性进行很好地优化与验证,对于新型混合动力推进系统船舶关键部件的设计具有指导意义。

智能化一机双桨模式切换控制装置的研制与实船应用

为了解决双机双桨混合动力系统中一机双桨模式切换时各关联设备联锁条件多、操作步骤多等问题,研制“一键式”智能化一机双桨模式切换控制装置。该装置具有联锁条件辅助决策、推荐工作模式、切换过程动态可视化、语音播报等功能,可简化操作流程,提高模式切换效率。经实船验证,一机双桨模式切换时间在120s以内,满足用户需求。

固液混合火箭发动机燃烧的边界层计算

针对固液混合火箭发动机典型的边界层燃烧理论,用边界层的方法对固液混合火箭发动机燃烧进行了计算,计算采用二维轴对称的层流边界层方程,化学模型采用有限速率模型。计算考虑了不同氧化剂流率,不同吹入参数的多种情况,得到了固体混合发动机边界层的温度场分布,并利用计算结果,拟合了固体燃料的燃速公式,与相关文献的比较说明计算正确,结果符合燃烧机理和流动规律,为进一步研究固液混合火箭发动机的燃烧问题打下了基础。

固液火箭发动机推进剂组合能量特性分析

对固液火箭发动机常用燃料和氧化剂进行了总结,计算了常用推进剂组合的能量特性。在常用的推进剂组合中,燃料HTPB(端羟基聚丁二烯)、Paraffin(石蜡)和PE(聚乙烯)分别与同种氧化剂组合后的能量性能较接近,氧化剂LOX(液氧)与燃料组合后的真空比冲较高,98%H2O2与燃料组合后的密度比冲较高。对HTPB基燃料中加入添加物对发动机性能影响的单因素分析和正交试验设计表明,Al、AlH3、AP、B 4种添加物均使发动机最佳氧燃比值减小,AlH3对真空比冲的提高作用最显著,Al对密度比冲的提高作用最显著,各种添加物间的交互影响作用不明显。

固液混合推进石蜡燃料的性质及燃烧性能研究

石蜡燃料具有高退移速率和低成本的特性,是理想的固液混合推进剂燃料。为了研究不同石蜡燃料的性质对燃烧性能的影响规律,针对54#,58#,62#和66#4种粗晶石蜡和58#,60#,70#和90#4种微晶石蜡开展了粘度分析和TG-DSC热分析,并利用高速摄影法测试了8种石蜡在氧气流中的燃烧性能。研究结果表明:8种石蜡燃料的退移速率与氧气质量密流之间均满足幂函数关系,幂函数系数分别为0.0521±0.0012,0.0479±0.0008,0.0444±0.0010,0.0394±0.0007,0.0459±0.0009,0.0411±0.0008,0.0385±0.0011和0.0247±0.0007。石蜡的燃烧特性受粘度和熔点的影响很大,熔点越高,其退移速率越低;石蜡熔化液体的粘度越低,其退移速率越高。8种石蜡燃料的平均退移速率分别比HTPB燃料的退移速率高196%,171%,159%,141%,156%,146%,125%和48%。

提高固液混合火箭发动机燃面后退速率的方法

固液混合火箭发动机的燃面后退速率低是制约该类发动机应用的主要因素。通过对大量相关文献分析,明确了固液混合火箭发动机中提高燃面后退速率的主要方法,方法一是在燃料中加添加剂,如AP粉和Al粉,方法二是使进入燃料腔的液体氧化剂产生旋流,这些方法对提高固液混合火箭发动机的性能具有重要意义。

高速旋转固体火箭发动机的动态燃速特性研究

通过对试验数据的分析和处理研究了高速旋转对发动机最大推力、最大压强的影响,以及在高速旋转条件下喷管等效喉部面积的减小规律,运用零维内弹道计算模型拟合出了动态燃速随装药燃面相对半径和转速变化的经验公式.计算结果表明,高转速下等效喉部面积大幅度减小,动态燃速经验公式能够定性反映高速旋转引起的推进剂燃速增大效应.

H_2O_2/HTPB固液混合发动机点火试验研究

利用H2O2催化分解原理,设计了烃类燃料在催化分解的90%H2O2中能燃烧的点火器,然后采用该点火器进行H2O2/HTPB固液混合发动机点火试验研究。试验结果表明,该点火器能够成功启动H2O2/HTPB固液混合发动机,且当混合比偏离最佳混合比后,发动机的燃烧效率降低。

固体火箭发动机高速旋转试验研究

高速旋转对固体火箭发动机工作性能的影响是多方面的 ,处于高速旋转环境中的增程固体火箭发动机工作性能预估方法是底排 火箭复合增程弹的关键技术之一 .用试验的方法研究了高速旋转效应 ,结果表明 ,高速旋转将大大加快双基推进剂的燃速 ,不仅使推力的数值成倍增加 ,而且推力

固液混合发动机的研制及其应用

本文介绍了固液混合发动机的发展状况，对其关键技术及解决措施进行了论述与分析，对混合发动机的应用研究进行了全面介绍．

混合推进系统喷水推进器与螺旋桨相互作用研究

通过求解雷诺时均的RANS方程数值模拟了单独喷水推进器和螺旋桨的流场,并用试验数据验证了数值计算的结果。在得到满意的结果之后,数值模拟了一台喷水推进器与两个螺旋桨混合推进系统的流场。通过流线和压力分布等研究混合推进系统流场特点。混合推进系统中,喷水推进器与螺旋桨的进、出流条件都发生了的改变,其中螺旋桨的改变较大。不同螺旋桨旋向计算结果表明,外旋桨有助于改善混合推进系统中喷水推进器的进流、提高整个推进系统的效率。数值计算和理论分析都表明,混合推进系统中,螺旋桨性能对流场的变化更敏感,在设计时应给予更多的关注。

船舶电力推进直接转矩与转速复合控制

针对常规船舶电力推进控制器没有充分利用推进系统的动态特性这一问题,提出了包含速度、转矩、推力和功率特性的复合控制算法,建立了基于SIMOTION的船舶电力推进模拟设备,进行推进电机复合控制的试验研究.分析并比较了速度、转矩与功率3种控制策略.试验结果表明:利用直接转矩与转速复合控制,能获得精确和平滑的转速与转矩控制,最小的转速与转矩脉动,以致最小的机械磨损.

混杂纤维缠绕壳体设计

应用网格理论 ,得到了固体火箭发动机混杂纤维缠绕壳体在内压作用下的平衡方程。给出了混杂纤维缠绕圆筒壁厚的计算公式。讨论了用模拟实验压力容器确定纤维发挥强度的问题。算例表明 ,文中给出的设计计算方法 。

固液火箭发动机装药设计优化

按两类不同的气化速率公式,讨论了固液火箭发动机燃料装药优化设计的方法和程序,并针对某HTPBLOX(或GOX)发动机,给出了多孔装药在不同孔数的情形下某些参数随时间的变化以及另一些参数的总体值或平均值,最后就燃料装药设计和配方设计给出了某些结论。

固-液混合火箭推进剂方案及其能量性能分析

采用推进剂性能评估软件(PEP)模拟计算,并比较了液氧+HTPB固体燃料、液氢+固体推进剂和液氦+固体推进剂3种固-液混合火箭推进剂方案的能量水平,分析了3种混合推进剂方案的燃烧特征。结果表明,液氢+固体推进剂和液氦+固体推进剂2种混合推进剂方案可大幅提高固体推进剂能量水平,且燃烧性能可能更优。液氢+GAP固体推进剂和液氦+GAP固体推进剂方案可获得高于3 000 N·s/kg的比冲,高于液氧+HTPB固体燃料方案。

喷液式固体火箭发动机的稳定性

提出了一种喷液式推力大小可控的固体火箭发动机方案。对反馈控制系统的各个环节建立了运动方程,进而求得时变非线性系统在平衡点的常系数拟线性控制方程,并确定了系统的平衡稳定边界方程和稳定准则。分析指出,喷液式推力可控固体发动机和普通固体发动机在稳定性上有本质差别。小推力工况下发动机工作初期稳定性最差。喷注比或燃烧室自由容积越大,稳定性越好,压强指数在中n和高n值时有利于稳定。

基于HGANN的全方位推进器运动学正解研究

针对潜器全方位推进器的调距机构运动学位置正解求解高度非线性、计算速度慢、准确率低的特点,提出了一种改进的混合编码遗传神经网络算法(HGANN)。算法兼具了遗传算法的全局寻优能力和神经网络对于非线性映射的强大逼近能力,同时由于采用了二进制和浮点数混合编码方案及3层的染色体结构对遗传神经网络算法进行了改进,优化了网络结构和权值矢量,解决了遗传神经网络算法计算过程中短基因组实际交叉、变异机会过小的问题,使后代种群具有更好的多样性,结合Solis & Wets算子生成后代的方法丰富了遗传搜索空间,加快了收敛速度。仿真结果表明,HGANN算法有效地加快了遗传算法的收敛速度,提高了调距机构的位姿精度。