下挂式空射系统机箭分离阶段离散阵风响应分析

下挂式空射系统机箭分离阶段运载火箭处于无动力飞行阶段,高空阵风会对其运动轨迹产生较严重的干扰。为研究下挂式空中发射运载火箭机箭分离阶段系统的离散阵风响应,引入"网格速度"思想来计入阵风的影响,采用有限体积法求解非定常Euler和N-S方程,对机箭分离过程进行了动网格仿真分析。通过模块化方式搭建了机箭系统离散阵风响应仿真平台,平台由火箭状态及网格更新模块、力与力矩CFD解算模块、飞行状态参数求解模块和离散阵风干扰模块组成。仿真计算了机箭系统穿越1-cos离散阵风区的动态响应,并与无阵风条件下机箭分离气动特性进行了对比分析,结果表明无阵风条件下机箭分离后机箭系统可以较好地满足火箭的点火要求;在遭遇离散阵风后,机箭系统稳定性被破坏,可能导致发射失败,这对于机箭系统的控制率设计提出了更高的要求。     

基于三维重建飞机气动特性的飞行包线

为了确定未知飞机的飞行边界,提出了一种通过逆向三维建模进行气动特性分析后建立基本飞行包线的方法,对气动参数未知飞机的飞行安全和空战仿真问题提供了技术支撑.首先,综合运用明暗恢复图像和工程图重建法对飞机的几何外形进行了三维重建;然后通过数值模拟计算的方法计算并分析了其纵向气动特性;最后,计算了飞机的基本飞行包线并进行了对比验证.研究结果表明,所做工作探索出了一条研究外军缺乏气动参数飞机飞行性能的完整技术途径,所计算的飞行包线具有较高的可靠性,能够体现飞机的飞行性能.     

载机干扰流场下的内装式空射火箭分离过程仿真

为精确模拟载机干扰流场下的箭机分离过程,综合运用多体动力学和计算流体力学的基本理论,提出了一种基于动力学仿真和数值模拟的仿真方法. 该方法通过建立载机、火箭和稳定伞的全尺寸实体模型,并在ADAMS中施加约束和驱动后进行可视化仿真. 火箭在载机干扰流场中的非定常气动力利用计算流体力学和动网格技术进行仿真计算,稳定伞的气动力通过克希霍夫运动方程进行推导. 针对影响箭机分离的关键因素进行仿真对比分析,结果表明该方法较准确地模拟了载机干扰流场下的分离过程,从而为内装式空射火箭的整体方案设计提供了重要的依据.     

基于微分流形理论的结冰条件下飞机鲁棒动力学边界研究

基于微分流形理论构建了一种结冰条件下飞机鲁棒动力学边界保护系统设计方案。首先基于微分流形理论计算了飞机未结冰时的动力学边界,并用Monte Carlo法验证了其准确性和高效性;其次,以结冰因子影响模型为基础,研究了不同结冰程度下飞机动力学边界的变化规律;进而提出了飞机鲁棒动力学边界,并设计了结冰条件下飞机鲁棒动力学边界保护系统。当飞机遭遇结冰不利飞行环境时,相比于传统动力学边界,该鲁棒动力学边界不需获取准确的冰型信息和结冰严重程度。考虑当前结冰检测技术手段,提出的方法具有更加广泛的工程应用意义。在飞机超出动力学边界之前,边界保护系统作用使飞行状态保持在安全阈值范围内,从而保证飞机安全可控。     

基于Copula模型的机翼结冰飞行风险定量评估方法研究

结冰条件下飞行风险定量评估可以为飞机结冰适航验证提供参考指标。提出了极值理论与Copular模型相结合的机翼结冰条件下风险定量评估方法。基于人 机 环复杂动力学模型进行蒙特卡罗仿真实验,提取了关键飞行参数（空速、滚转角和迎角）极值。利用辨识得到的参数进行拟合优度检验,验证了Joe Copula模型能够较为准确描述三维极值参数联合分布形式。通过建立的风险概率判据计算了飞行风险概率,分析表明结冰风险事件往往伴随着飞行安全关键参数不同程度的超限和耦合影响。所提方法可为结冰条件下的飞行风险定量评估和预测管控提供理论参考依据。     

基于微分流形理论的结冰条件下飞机鲁棒动力学边界研究

由于对飞机结冰的相关基础科学问题缺乏全面而清晰的认识，现有结冰防护手段还不能完全消除结冰的危害，因结冰导致的重大飞行事故时有发生，成为了困扰航空工业发展的难题。为了有效支撑我国高端飞行器的研制，系统地开展飞机结冰致灾与防护的基础问题研究具有紧迫的现实意义和深远的科学意义。本专栏依托国家重点基础研究发展计划（973计划）“飞机结冰致灾与防护关键基础问题研究”而设立，围绕结冰对大飞机气动特性和飞行特性的影响规律、致灾机理及安全保障方法等关键科学问题，对结冰后复杂流场的数值模拟、结冰后动力学特性分析、结冰风险量化评估、结冰安全防护理论与方法等内容展开了深入研究，集中体现了该项目取得的新成果，可为相关研究人员提供有益的参考。同时，本专栏采用视频加载等增强出版形式，读者可扫描文中二维码链接来观看论文相关实验视频资料，以加深对所研究问题的认识。限于人力、物力、时间以及研究者水平，文中所述方法及结论可能存在一定局限性。我们相信，随着国内结冰问题研究手段和方法不断取得突破，必将极大地助力新型飞机的研制，使航空工业发展跃上新的台阶！     

Study on conditions of internally carried air-launched launch vehicles based on the virtual prototype technology

A method based on the virtual prototype technology simulating the separation of a launch vehicle from its aircraft in the aircraft wake was proposed based on the internally carried air-launched launch vehicle program. In this method, the full-scale model of the aircraft, the vehicle and the parachute are constructed. Then, they are imported into the ADAMS software, constraint solutions and driving forces are then added for visual dynamic simulation. The unsteady aerodynamic forces of the vehicle in the aircraft wake are calculated by CFD and the moving grid technique. The forces generated by the parachute can be derived from the Kirchhoff motion equation. Through comparing and analyzing the simulation results under different launch conditions, it has been proven that this method simulates the separation of a launch vehicle from the aircraft in the aircraft wake accurately. It provides the foundation for the aggregate project of internally carried air-launch vehicles, and offers a new ref- erenced method for multi-body dynamic simulation.