通过姿态控制改变卫星面质比的优化算法研究

根据大气阻力对卫星编队的影响,为了保持伴飞运动的长期稳定,采用改变卫星面质比的被动式轨控方法。针对如何具体改变卫星面质比的问题,推导了一种太阳能帆板固定的卫星构型中姿态与面质比的数学关系,并建立了优化模型。根据面质比保持和改变的不同需要,设计了对地稳定模式、偏置稳定模式及姿态机动模式等三种姿态控制模式。通过其在Matlab平台上数值仿真,结果表明方法可有效改变卫星面质比实现姿轨控一体化设计;同时可以在保证面质比达到期望值的前提下,使得太阳能帆板朝向太阳。

厚蒙皮“T”形整体壁板强度设计

基于《飞机设计手册》中整体壁板的设计方法,在最佳设计面积比的情况下,可以得到较高的结构承载能力,但是蒙皮与长桁分离面的确定给实际设计工作造成很大障碍。本文针对这一问题开展了相关的研究工作,对蒙皮厚度在4～6 mm范围内的"T"形整体壁板,给定分离面位置,在结构质量一定的条件下以最大失稳载荷为设计目标,得到蒙皮与长桁的最佳设计面积比。以此面积比设计的厚蒙皮"T"形整体壁板其承受轴压载荷的能力最强。

轴压载荷下薄壁整体壁板强度设计

在最佳设计面积比的情况下,整体壁板的设计可以得到较高的结构承载能力,但是对于整体壁板,蒙皮与筋条分离面的确定给实际设计工作造成很大障碍。为解决以上问题,对蒙皮厚度在2.5~3.5mm范围内的“T”形整体壁板,在截面面积相同的条件下给定分离面位置,以最大失稳载荷为设计目标,得到蒙皮与筋条的最佳设计面积比。结果表明:以此面积比设计的厚蒙皮“T”形整体壁板其承受轴压载荷的能力最强。

整体加筋壁板裂纹的应力强度因子研究

通过基于ANSYS的整体加筋壁板三维有限元模型,系统研究了筋板面积比β(即筋条与壁板横截面积之比)以及筋条高宽比(h/b)对壁板内中心对称穿透直裂纹应力强度因子的影响。研究发现:在裂纹向两侧均匀扩展并不断靠近筋条的过程中,只有合理设计筋条尺寸,筋条才能对裂纹应力强度因子起到有效削弱作用,从而延长结构疲劳寿命。给定筋板面积比,若筋条宽或者筋条高不大于壁板厚度(h/t≤1或b/t≤1),应力强度因子随着筋条高宽比的增大而增大,筋条止裂作用减弱;而当筋条宽和筋条高均大于壁板厚度时(h/t>1且b/t>1),应力强度因子随着筋条高宽比的增大而减小,筋条止裂作用增强。基于大量有限元结果拟合的壁板裂纹应力强度因子经验公式可供工程人员进行快速估算。

几何参数对轮缘推进器水动力性能影响的研究

轮缘推进器是近年来发展起来的一种无轴组合式特种推进器。与传统推进器相比,轮缘推进器在水动力设计和性能分析方面存在诸多挑战,水动力性能的研究对轮缘推力器的设计和应用具有重要意义。为了研究几何参数对轮缘推力器水动力性能的影响,本文以7叶轮缘驱动推力器为基本模型,基于面元法原理,利用编译的面元法代码对轮缘推力器在开阔水域的工作状态进行了数值模拟。通过求解每个面元的速度场,计算了水动力性能和叶片表面压力分布。此外,本文选择了几个典型的几何特征,如螺距比和叶片数,通过进行变参数分析,比较了不同几何参数下轮缘推力器的敞水性能。结果表明:本文的相关研究对轮缘推力器的设计和开发具有参考价值。

复合材料加筋壁板结构选型设计

为确定某型飞机平尾壁板结构截面尺寸参数,验证计算分析方法是否合理、有效,通过有限元屈曲分析与试验相结合的手段,对复合材料加筋壁板轴压稳定性进行研究。研究了复合材料加筋壁板在相同支持条件下,提高加筋壁板筋条截面积占总截面积的比例对复合材料加筋壁板初始屈曲和承载能力的影响。试验结果表明:试验结果与计算结果较为接近,说明计算中采用的分析方法和分析模型准确有效;在筋条截面积比例提高3.0%的情况下,屈曲载荷提高10.0%左右。所得结论可指导复合材料加筋壁板设计在型号研制中的应用,为初步确定平尾壁板结构截面形式和尺寸提供参考。