抗半速12.7mm穿甲燃烧弹陶瓷装甲数值模拟与试验研究

为了研究半速12.7 mm穿甲燃烧弹侵彻条件下,陶瓷横向尺寸对其抗弹性能的影响规律以及陶瓷抗弹性能对支撑条件的响应,同时探究可实现有效防护的复合装甲结构,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对弹体侵彻陶瓷复合装甲的过程进行数值模拟,并进行靶试试验验证。结果表明:随着陶瓷横向尺寸增大,其消耗弹体能量比例不断增加,当陶瓷尺寸增大至6倍弹径时,其消耗弹体能量比例基本稳定;陶瓷抗弹性能与其支撑条件相关,碳纤维对陶瓷的支撑作用大于PE对陶瓷的支撑作用;12 mm碳化硅+3 mm碳纤维+12 mm PE组成的陶瓷复合装甲可实现抗半速12.7 mm穿甲燃烧弹的有效防护。数值模拟分析结果和试验结果吻合良好,说明了数值模拟方法的正确性和模拟结果的有效性。

车载液氢瓶绝热性能和可靠性试验研究

车载液氢储供系统作为燃料电池汽车的燃料系统,装载到汽车前,要经过一系列严格的测试试验。液氢瓶是车载液氢储供系统的关键装备。本文对车载液氢瓶进行了绝热性能和可靠性试验验证,具体包括蒸发试验、泄漏试验和真空失效试验。蒸发试验采用液氢介质,加注率90%,静置36h,测得日静态蒸发率为4.83%。泄漏试验采用正压气密方法,介质为氦气,试验压力为最高工作压力1.6MPa,采用涂液法进行检验,结果表明液氢瓶合格。真空失效试验在气瓶的真空夹层中充入绝对压力0.1MPa的氮气进行验证。本试验所采用的试验方法及试验结果可为今后车载液氢储供氢系统的开发优化以及性能试验验证提供参考。

液氧煤油掺混及燃爆特性试验研究

为研究液氧煤油掺混及燃爆特性,建立部分受限空间试验系统以模拟发射场应用场景,开展液氧煤油掺混及燃爆特性试验。试验结果表明,液氧、煤油同时泄出并掺混时,煤油、氧气浓度均存在一个先上升后下降的过程;当煤油温度为65℃、点火激励为5.9J时,即使是发生液氧泄漏,液面上方布置的测点处仍未达到燃爆条件;煤油温度提升至80℃时,液氧持续泄出仅约20s时成功起爆,点火时刻煤油蒸气浓度1.31%,氧气浓度40.05%,氮气浓度58.64%,煤油/氧气浓度比值为0.033。

2195-T8铝锂合金疲劳多裂纹融合试验与仿真研究

铝锂合金作为航空航天广泛应用的合金材料,其疲劳断裂行为的研究对结构安全性评价具有重要意义。以第三代铝锂合金2195-T8为研究对象,通过恒幅拉-拉疲劳试验和有限元方法对2195-T8铝锂合金疲劳裂纹扩展行为进行试验与仿真研究。基于断面显微测量与观察,在仿真模型中引入多个初始裂纹,模拟多裂纹的融合扩展过程,获得多裂纹独自扩展、交融时扩展和融合后扩展的规律。结果表明:裂纹融合前,在疲劳循环载荷作用下,裂纹尖端应力强度因子总体上不断增大,塑性区域体积增加区域平缓;当裂纹相互融合时,裂纹面处应力强度因子瞬时增大,远高于其余裂尖数值大小;随着裂纹进一步融合,尖端应力强度因子数值趋于平稳;裂纹完全融合后,到达裂纹快速扩展阶段,塑性区域体积与扩展步数呈正比增加,扩展速率呈现先快后慢的规律,裂纹面交汇融合成新的椭圆形状裂纹面。

基于分布式控制技术的液态加氢系统研究与实现

随着氢燃料电池车的快速发展,与之配套的氢能基础设施—加氢站也与日俱增。液态储氢加氢系统通过优化加氢运行流程对液态存储、增压汽化以及加氢供气过程协调匹配,基于分布式控制技术实现了加氢站高压氢气快速充装气瓶,提高了能源利用效率。系统通过开展最优控制算法研究、液氢泵增压汽化试验验证和加氢供气试验验证,完成液氢泵增压汽化压力达到45MPa,加氢供气流速稳定控制(0~100)g/s等关键技术指标,实现系统自动控制、故障诊断报警及无人值守供等功能。

液氧管路POGO低温环境模拟试验系统设计及研究

液体运载火箭在飞行时,由于推进系统中的推进剂压力和流量脉动与结构系统弹性振动之间的耦合作用,将产生闭环自激振。为获得推进剂输送管路的动特性参数,需进行地面POGO试验。针对试验要求,设计了地面液氧管路POGO低温环境模拟试验系统,采用液氮替代液氧作为输送介质,全过程压力、流量闭环控制,设计了试验管路边界条件,真实模拟了液氧管路的工作状态,达到了液氧管路压力稳定和大流量液氮输送的要求。采用液氮循环设计思路,使液氮循环重复使用,提高了液氮的利用率。实际试验结果表明液氧管路POGO低温环境模拟试验系统满足指标要求,压力控制稳定、流量达到各状态要求。

美国液体火箭发动机试验中健康管理技术研究进展

健康管理技术的应用可以使液体火箭发动机试验系统具有异常检测、故障诊断、影响分析和未来趋势分析的能力,并基于健康状态提供任务执行的改进建议,在用户界面中提供系统健康状态的警示。NASA的斯坦尼斯航天中心、艾姆斯研究中心和普惠-洛克达因公司正在围绕A-1试验台和J-2X发动机,实施健康管理的核心功能。通过阐述集成系统健康管理的体系框架和关键技术及对该系统的最新应用进展的介绍,为中国在液体火箭发动机试验及相关领域的应用提供借鉴。

新一代运载火箭动力系统试车总体试验技术研究

针对动力系统试验规模大、风险高、密度高、并行环节多、技术难度大等突出特点,试验主体承担单位细化落实试验主体抓总责任,充分发挥抓总、策划、牵引能力,注重工艺流程的持续优化、加强试验过程的统筹协调、安全防范和风险管控,统一指挥十余个参试系统,统领近十个参试单位形成的试验队有序工作,技术状态控制有效,确保了三型运载火箭八个模块十二次动力系统试车准时准点和圆满成功,为三型运载火箭按期首飞奠定了基础。

高压大流量氢气稳压技术在试验中的研究与应用

氢涡轮泵介质试验较以往试验有了很大的变化,尤其是高压大流量氢气介质试验工况的出现。于是,相应的试验技术需要改进和突破。文章涉及的大流量稳压技术是解决上述问题的有效途径,通过对大流量稳压技术中的关键问题(减压器并联稳定性以及临界流文丘里喷嘴氢气流量控制的准确性)的细致研究,确保了该项技术的合理性与稳定性。最后,将大流量稳压技术应用到氢吹系统的设计当中去,并顺利地完成了试验。试验结果表明:基于这种高压大流量稳压技术的氢吹系统设计是合理、可靠的,同时为后续高压大流量试验提供了更好的技术支持和实践基础。

氢氧发动机氢涡轮泵汽蚀试验技术研究

针对氢氧发动机涡轮泵难以采用真实低温介质进行汽蚀试验的问题,提出在发动机试验过程中降低泵入口压力进行涡轮泵汽蚀试验的方法。采用数值模拟计算不同控制方式下发动机泵入口压力的变化趋势,确定了压力控制方法。经过试验验证,该压力控制方法可行,首次实现了人为控制的氢涡轮泵汽蚀试验,获取了氢涡轮泵的实际汽蚀点,为发动机氢涡轮泵的抗汽蚀性能研究提供了重要技术数据。

姿控发动机试验数据快速处理技术研究

针对姿控发动机高空模拟试验获得的大量试验数据如何快速处理进行了研究;简介了试验的特点和Pacific-6000采集原理,重点介绍了Pacific-6000的原始数据文件格式,分析了常用数据处理技术的优缺点;将页面置换算法的思想引入试验数据处理过程,提出了试验数据快速处理算法;基于此算法开发了工程应用软件,在实际试验中应用,取得了良好的应用效果;该技术对使用不同数据采集系统的试验数据处理具工程参考意义。

应力波技术的液体火箭发动机试验应用研究

为了提升液体火箭发动机早期故障识别能力与效率,提出一种基于应力波技术的发动机涡轮泵故障检测方法。介绍了应力波信号的产生机理、获取途径和检测原理,针对液体火箭发动机试验特点,研究了应力波检测技术在低温环境下进行应用的解决方案,搭建了用于YF-XX发动机涡轮泵故障模式识别的应力波检测系统。经过试验测试表明,应力波信号的分析结果中能够提取出氢泵和氧泵的6倍转速频率,与振动数据的分析结果具有较好的一致性,且有效避免了低频噪声的影响,有利于对故障模式的分析。验证了应力波技术在液体火箭发动机试验任务中的可行性。

基于热真空环境模拟试验技术的信号电缆热防护方案研究

热真空环境模拟试验是在地面上模拟飞行中施加在飞行器表面热载荷的一种方式,为了模拟"高真空"和"高热流"环境,利用石英灯阵作为热源,基于热学理论分析和计算,设计并实现了一套热真空环境模拟试验及测控系统方案。航天器电缆热量过高会造成电缆损坏,影响整星安全,利用热真空环境模拟系统设计并进行了真空环境下的信号电缆隔热材料包覆方案考核试验,对热防护方案进行了试验验证,并得出了满足温控要求的热防护方案。试验结果证明,镀铝薄膜隔热层的热防护效果较好,能够满足航天器对信号电缆的热防护需求。同时,该热真空环境模拟试验系统也为热防护方案的试验验证提供了必要的技术手段。

液体火箭发动机试验用低温涡街流量计关键技术研究

涡街流量计具有仪表系数与介质无关的特性,可以使用常温水介质下的标定公式,精确测量氢/氧火箭发动机试验中的流量参数。研究了低温涡街流量计的关键技术,包括:低温压电陶瓷材料特性、低温涡街信号检测技术、低温涡街信号调理技术以及低温涡街信号的DSP技术。最后研制了低温涡街流量计样机,对样机进行了常温水介质的标定,综合精度达到0.5级。在某型号氢/氧火箭发动机试验系统上,以分节式液面计为标准,对低温涡街流量计样机进行了液氮介质的比对试验,其偏差为0.65%,精度优于涡轮流量计。

模拟空间环境试验真空获得技术研究

地球周围的大气层密度是随高度而变化的,高度越高空气越稀薄,真空度越高。为了完成运载火箭中某发动机高空运行的地面模拟试验,需要进行真空度13Pa下的真空点火试验,该试验的关键技术为真空容器如何获得真空。文章根据气体低温吸附的原理,设计了一套液氢吸附冷板,在现有系统的基础上完成了真空点火试验。

机器视觉技术应用于微波设备空料检测研究

新型烟丝膨化设备采用了微波加热,微波谐振腔内是严格禁止空载的。过去由人工通过视频监控的方式实时监测微波入口皮带上是否空料,这种监控方式容易造成人员疲劳,存在安全隐患。因此采用机器视觉的方式检测皮带上布料情况,通过图像获取、图像处理、空料检测算法等技术,实现基于机器视觉技术的微波设备空料检测,并将检测结果通过PLC通信技术发送至控制PLC,实现设备机器视觉连锁控制,为设备安全生产提供了技术保证。

电解氢脱氧技术试验研究

在电解氢纯化器调试的基础上,根据数据分析了变工况、反应温度对脱氧效果的影响,讨论了回热器的作用。结果表明,从边界层的角度考虑,脱氧器设计Re应在充分紊流区;纯化器可在很宽的变工况范围内正常工作;脱氧效果低于设计值时,可以采取保温升高温度的措施强化反应效率;回热器的作用主要在于提高反应前的温度。所采取的措施是为了促进氧能够接触到催化剂表面。试验数据对于脱氧器的设计具有一定的借鉴作用。

甲烷贮罐泄漏及爆炸风险研究

通过对甲烷贮罐泄漏及爆炸风险进行分析计算,得到了泄漏速率、扩散速率、蒸发速率、爆炸热辐射值、伤害半径等。为试验台安全生产管理、事故应急救援预案制定提供科学的参考数据,以期减少甲烷推进剂在储存和使用过程中因操作和管理不慎而发生的泄漏甚至火灾。

液氢中仲氢检测的质量控制研究与实践

氢能是一种清洁高效的未来能源,氢以其来源广、可储存、可再生、可电可燃、应用过程零污染、零排放的特性,广泛应用在国防工业、航天航空技术、氢能产业等尖端技术中,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。液氢是经过气态氢纯化、正仲氢转化、预冷和节流膨胀等工艺过程而获得,氢气的液化是将常温状态下的氢气降温至-253℃变成液态氢的过程。通常的氢是正氢和仲氢两种形式氢分子的混合物,正仲氢之间的平衡百分比仅与温度有关。