推力矢量发动机燃气舵系统的设计与分析

本文对推力矢量发动机燃气舵进行总体设计,构建燃气舵控制系统的仿真模型,为实用的推力矢量控制装置提供了有价值的参考。首先在大量试验的基础上,对推力矢量燃气舵进行初步设计,通过对燃气舵系统的受力分析,找出弹体和燃气舵之间的相互作用关系,推出了弹体和燃气舵片之间力的转换关系,燃气舵片偏角和舵机转角之间的转换关系,进而推导出燃气舵系统的铰链力矩;其次,对燃气舵系统进行力矩分析和力学转换,确定舵机系统受到的负载,结果表明,所设计的燃气舵曲柄滑杆传动机构能够有效减小铰链力矩对舵机系统的负载;最后,构建燃气舵系统数学模型,利用MATLAB对其进行仿真并取得了较好的效果,最终实现燃气舵系统的PID精确控制,为燃气舵系统的设计和控制研究提供了依据。     

推力矢量发动机燃气舵系统设计与分析

对推力矢量发动机燃气舵进行总体设计,构建燃气舵控制系统的仿真模型,为实用的推力矢量控制装置提供了有价值的参考。首先在大量试验的基础上,对推力矢量燃气舵进行初步设计。通过对燃气舵系统的受力分析,找出弹体和燃气舵之间的相互作用关系。推出了弹体和燃气舵片之间力的转换关系、燃气舵片偏角和舵机转角之间的转换关系,进而推导出燃气舵系统的铰链力矩。其次,对燃气舵系统进行力矩分析和力学转换,确定舵机系统受到的负载。结果表明,所设计的燃气舵曲柄滑杆传动机构能够有效减小铰链力矩对舵机系统的负载。最后,构建燃气舵系统数学模型,利用MATLAB对其进行仿真并取得了较好的效果。最终实现燃气舵系统的PID精确控制,为燃气舵系统的设计和控制研究提供了依据。     

一种用于舵机性能试验的加载装置

在分析飞行器飞行过程中舵面受力情况的基础上,提出了一种新型舵机加载装置,在舵面持续运动的情况下能够模拟和舵面运动方向相反的空气阻力矩,弥补了弹簧扭杆加载模拟空气阻力矩仅向一个方向的不足;能够模拟舵面运动过程当中不断变化的摩擦力矩,弥补了以往用常值替代摩擦力矩的不足;能够模拟舵面运动过程中的惯性力矩,解决了惯性力矩较难模拟的问题,为舵机的性能试验提供了新的检测设备。实验结果证明了这种新型加载装置的设计方案是可行的。     

后屈曲预压缩技术在飞机舵机系统中的应用

本文采用有限单元法建立了飞机舵机系统的刚柔耦合动力学模型,对舵机的负载输出特性进行了分析,同时利用Fluent软件对某翼型在低速下的气动参数进行仿真计算,并将计算结果导入舵机模型中,对舵机在特定马赫数下由舵偏角变化导致的负载力矩改变时的输出特性进行分析。结果表明,气动载荷的作用会减小舵机的静态输出能力,但轴向力的增加可以显著提高舵机系统的机电耦合效率,从而弥补当舵面发生较大转角时铰链力矩对舵机输出特性产生的负面影响,也进一步验证了该舵机系统完全可以满足小型飞机的应用需求。     

抗空化扭曲舵的设计及其水动力性能分析

摘要： 通过面元法计算螺旋桨尾流场,根据螺旋桨尾流场对扭曲舵各剖面的几何攻角进行设计,提出了抗空化扭曲舵的设计方法;采用计算流体动力学方法评价舵的水动力性能,并经过拖曳水池的舵力测量试验加以验证.结果表明,在不同的航速和舵角条件下,与普通舵相比,扭曲舵的负压力系数峰值明显较小,从而大幅提高了舵的抗空化性能,降低了舵的空化剥蚀和由舵产生空泡所引起的振动噪声.由于扭曲舵与螺旋桨的尾流匹配良好,在舵角为0°时,扭曲舵叶背的压力系数分布与叶面的压力系数分布基本重合,因而显著减小了直航时舵上的横向力和舵轴力矩,有利于舵和舵机的受力.     

串列式吊舱推进器操舵工况水动力试验研究

利用船模拖曳水池及自行开发的吊舱推进器测量系统,对双桨串列式吊舱推进器在直航及操舵工况下的水动力性能进行了模型试验研究.在进速系数为0~1.08,舵角为0~90°范围内测量了前后桨的推力和扭矩,以及吊舱单元(包括舱体及前后桨)整体推力、侧向力和转舵力矩.结果表明:前桨受吊舱舱体及后桨的影响较小,后桨则受前桨及舱体的影响较大;吊舱推进器推力随舵角的增加而减小,侧向力及转舵力矩随舵角的增加而增加.     

推力矢量燃气舵三维气-固两相流的数值分析

该文采用高雷诺数下的RNGκ-ε湍流模型和欧拉-拉格朗日两相流模型,分析了推力矢量发动机燃气舵气-固两相绕流流动,模拟了燃气舵表面的温度、压力等参数的分布,得到了燃气舵升力和阻力随舵偏角的变化曲线。将模拟结果与纯气相状态下燃气舵的数值仿真结果进行比较,结果表明：与纯气相相比,当舵偏角小于25°时,含固体颗粒的两相流的升力增大,阻力没有变化;舵偏角大于25°时,两相流的升力和阻力均小于纯气相流。研究还表明,颗粒的加入对燃气舵表面的压力场影响不大,但对温度场影响较大,造成燃气舵整体温度升高。     

推力矢量发动机燃气舵绕流场数值分析

该文以推力矢量发动机的燃气舵绕流场为研究对象,采用数值分析技术,确定了数值模拟的流动方程以及适合的RNG k-ε湍流模型,对包含舵基、舵片和发动机壳体在内的区域进行了计算.结果揭示了舵基、舵片附近的流动状况和特点,所得结论可以为舵基、舵片的结构设计、安装方式以及控制机构设计提供有益借鉴.通过与试验现象对比,反映出数值计算的结果在一定程度上可以满足工程分析的需要.     

KVLCC2船-舵系统斜航水动力数值计算

通过求解RANS方程,选取RNGk-ε湍流模型,在模型尺度下对KVLCC2船-舵系统处于不同漂角时的斜航黏性流场进行数值模拟.首先采用3套网格进行网格收敛性分析,然后通过计算结果与试验数据比较,验证数值计算方法的可靠性.在此基础上,计算了舵角为零时不同漂角下以及不同舵角、不同漂角下作用在船-舵系统上的横向力和转首力矩,并对计算结果进行了分析.     

舵面故障情况下推力矢量在飞艇中的应用研究

推力矢量控制技术是一种先进的推力控制方案,将其应用于飞艇的飞行控制,可以在飞艇低速气动舵面失效或者舵面故障等特殊情况下,辅助甚至替代舵面控制飞艇正常飞行。建立了考虑推力矢量的飞艇数学模型,增加了飞艇的控制余度,分析了飞艇常见的舵面故障形式,研究了推力矢量对飞艇舵面故障的补偿和重构。仿真结果表明,推力矢量可以在舵面故障情况下对飞艇进行有效的控制,提高飞艇飞行的安全性和可靠性。     

倾斜滑片滚动活塞压缩机工作特性分析

为了增大滑片与转子间的接触范围、减缓滑片磨损及增加该处气体密封性能,将直立滑片向排气口侧旋转一定角度后形成倾斜滑片滚动活塞压缩机.通过对倾斜滑片和直立滑片的顶端圆弧半径、滑片与转子间接触范围、滑片受力、滑片的运动特性及滑片两侧工作腔容积等多方面的研究与比较,证实了倾斜滑片具有减缓滑片磨损、改善气体密封和减小弹簧力等优点.     

导流叶片两端间隙不同分配对可调向心涡轮性能影响

针对现有可调涡轮产品缺少喷嘴环叶片两端间隙约束机构现状,选取三种典型喷嘴环叶片间隙分布模型,用数值方法研究喷嘴环叶片两端间隙不同分配对涡轮级性能影响,并找出导致涡轮性能变化的相关机理,为提高可调向心涡轮在非设计工况下性能提供参考. 研究结果表明:在小开度情况下导流叶片两端间隙变化导致涡轮级效率差别至少为4％,且流动损失变化主要集中在转子段;导流叶片间隙泄漏流中气体气流角小于主流气体,因此间隙分布变化可以改变转子叶片吸力面前缘附近分离涡位置,从而改变转子叶轮通道内部流动损失,最终影响涡轮性能.      

子母叶片泵叶片顶端形状对叶片的受力影响

针对子母叶片泵叶片形状对受力影响的问题,就无厚叶片、顶部为圆弧的单面后倾叶片和对中圆弧叶片3种情况对吸油区叶片受力过程进行了分析与建模,并仿真得到一系列母叶片所受接触反力的变化曲线.结果表明:忽略叶片厚度得到的结果与实际情况有很大的差异,顶部有圆弧的叶片比单面后倾叶片受力状况要好.可以通过优化的方法,综合考虑叶片受力状况以及叶片的结构与运动等因素,来选取对中圆弧叶片顶部圆弧的半径.     

同步回转式压缩机滑板运动分析

为了减小摩擦磨损,提高整机性能和效率,针对同步回转式压缩机滑板运动学机构进行了分析,找出了滑板的运动规律和滑板位置的几何关系,详细推导了滑板运动的速度和加速度的计算公式,并研究了滑板运动的速度和加速度随转角变化的关系.结果表明,滑板运动的速度随倾斜角增大而减小,加速度随倾斜角增大而增大,所以合理选择滑板倾斜角可大大降低摩擦磨损,提高可靠性.研究结果为滑板的可靠性设计及同步回转机械的整体优化提供了数学基础.     

关于子母叶片泵叶片的受力分析

针对子母叶片泵叶片倾角的选取影响叶片受力的问题,在考虑了子母叶片泵与普通低压叶片泵的结构及油腔供油原理的不同后,对叶片在吸油区受到的液压力、运动惯性力和接触反力进行建模.取一系列叶片倾角的值,仿真出叶片所受接触反力的变化曲线.经分析比较得出:在双作用子母叶片泵中,当叶片倾角为零度时,叶片受力状况最佳.     

飘浮体系连续主梁两端简支多跨斜拉桥的二阶静力分析

本文以梁的振型函数为位移试函数,基于最小势能原理,采用拉氏乘子法强制满足桥墩处主梁的位移条件,对斜拉桥拉索的轴力,塔架和主梁的弯矩,轴力及挠曲位移作了计算。文中考虑了梁、塔的轴向力对挠度的影响(即梁——柱效应),采用牛顿迭代法修正求解。由于利用了梁振型函数的正交性,刚阵形成简单。计算实例表明,只需取试函数的前几项迭代3—5次,使可得到较满意的解答。本法计算量,未知量均很少,可在微机上求解。     

平面机构动力平衡最优化计算的一种数学模型

本文论述了机构震动力、震动力矩、平衡力矩与固定支承运动副反力之间的关系,得出了可用固定支承运动副反力极小化计算代替震动力和震动力矩的平衡计算的结论。文中提出了机构动力平衡约束最优化的一种数学模型;引用机构动态静力分析的矩阵法建立了运动副反力、平衡力矩与平衡质量参数间的关系式,简化了上述数学模型所需计算公式的推导过程。     

具有环形平板封头加筋圆柱壳的强度分析

讨论一类特殊工程结构——具有环形平板封头加筋圆柱壳的强度问题.利用解析法导出均布荷重、内缘分布力与外缘分布弯矩同时作用时环形板的弯曲公式;使用迁移矩阵法求解承受均布压力、边缘分布弯矩及分布力作用下的加筋圆柱壳.利用边缘处变形协调条件建立方程组,解出各有关状态变量.在此基础上进行了大量的数值分析,得出了一些可供工程设计参考的结论.     

空间力系三、四、五、六力矩平衡方程最简形式与矩阵判据

本文对空间力系平衡方程式的三、四、五、六力矩式中给出了其最简形式并提出了判别矩轴、投影轴是否独立的统一矩阵判据,该判据适用于理力计算机分析。根据矩阵判据最简的原则证明了所给诸力矩式确为众多的复杂的三、四、五、六力矩式中的最简形式,并利用最简的五、六力矩式导出了平面力系的二、三力矩式,弥补了静力学体系的一个缺陷。最后利用最简六力矩式导出了Appell结果。