微纳卫星固体火箭推进器推力矢量测量方法

尽管固体火箭推进器应用于微纳卫星平台拥有诸多优点,但此类小型固体火箭推进器推力矢量难以测量。对此,提出一种利用惯性传感器量测值映射推力矢量大小的方法,开展地面动态飞行实验。首先,基于牛顿欧拉法和变质量系统理论建立地面实验系统的动力学模型,分析卫星的动力学与运动学特性;然后,构建惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)的量测方程,结合系统动力学中推力矢量与惯性传感器量测值间的映射关系,推导推力矢量测量模型;最后,通过仿真分析影响推力矢量测量精度的误差来源,并对惯性传感器的安装构型进行优化设计。通过数值仿真实验,在优化设计后,该测量方法可保证主推力和侧向推力测量精度均优于0.3%。     

推力矢量发动机气固两相内流场数值模拟

采用欧拉-拉格朗日模型,对固体火箭发动机气固两相内流场进行了深入研究,通过数值模拟得到了不同直径粒子的轨道及其温度等值线云图,及其对应情况下喷管轴线上的温度、压力和马赫数变化曲线,详细分析了粒子大小对流场的影响。结果表明:(1)粒子通过喷管扩张段时形成的轨道随着粒子直径的增大先向轴线靠拢集中,直径超过一定值时,出现两条轨道带,轨道带的夹角随直径的进一步增大而增大;(2)粒子的加入对燃气温度具有滞后作用;(3)在收敛段和直线段对应的喷管轴线上,粒子的直径对温度和马赫数影响不大,但是在扩张段,影响较大。     

基于多普勒频移的双基地声纳目标速度测量

针对单基地声纳仅可获得目标的径向速度以及双基地声纳有大量冗余信息的问题,提出利用单/双基地复合工作的声纳系统求解目标二维速度矢量（速度大小、航向）的方法。为了获得目标的二维速度矢量,在双基地声纳系统中,分析了双基地声纳多普勒频移的特性,并与单基地作了比较;结合单、双基地所获得的多普勒频移特性信息,给出了目标二维速度矢量的两种计算方法;并对目标速度测量误差进行了分析。结果表明,采用单/双基地复合工作的声纳系统,可以完成目标二维速度矢量的测量,而测量误差则与系统的频移分辨力及目标与收、发基地间的相对位置有关。     

温度和机械载荷联合作用下油田超深井中硬质涂层膨胀锥与套管的屈服挤毁压强及试验验证

在充分考虑温度载荷、机械载荷、硬质涂层膨胀锥硬度、套管硬度对膨胀锥与套管之间屈服挤毁压强影响的基础上,根据分形理论和接触力学推导出膨胀锥与套管之间屈服挤毁压强的计算公式.数值分析表明:膨胀锥与套管之间的屈服挤毁压强随最终温度、分形粗糙度、线膨胀系数、硬质涂层膨胀锥布氏硬度、中间主应力系数、套管壁厚的增大而增大;当分形维数从1增大时,膨胀锥与套管之间的屈服挤毁压强随分形维数的增大而减小;当分形维数增大到接近于2时,膨胀锥与套管之间的屈服挤毁压强随分形维数的增大而增大;随拉压强度比的增大,膨胀锥与套管之间的屈服挤毁压强减小.屈服挤毁压强的计算值与试验测试值之间的相对误差为-8.9253%～-0.9901%.     

基于大脑情感学习的推力矢量无人机姿态控制

建立了与普通无人机相区别的带推力矢量的无人机数学模型,并提出了一种基于大脑情感学习(brain emotion learning, BEL)的推力矢量无人机姿态控制方法。首先设计了气动控制器和近似推力矢量控制器,然后设计了基于BEL算法的推力矢量控制补偿器。对无人机全量模型进行非线性数值仿真,结果验证了所建立的数学模型的正确性、推力矢量技术在无人机姿态控制上的特定优势以及BEL智能方法的自学习、自适应能力。     

串置翼垂直起降无人机过渡机动飞行控制

针对新型串置翼布局推力矢量无人机在垂直起降、过渡机动飞行过程中强非线性、强耦合及控制冗余的问题,采用动态逆控制方法设计全局控制系统,无需针对不同飞行模式切换控制策略。在此基础上,提出二级递进式控制分配策略,将序列二次规划、链式递增方法相结合,对航迹回路和姿态回路的控制量进行综合优化分配。同时,根据任务需求及飞行状态,基于离线数据库在线实时更新直接力控制分配目标函数权值。采用松弛约束策略,局部放宽非线性优化问题约束,增加优化求解速度。仿真结果表明该控制器能够有效跟踪高机动目标航迹。     

基于Deform-3D轴向超声辅助磨削仿真试验

磨削过程可视为大量随机分布磨粒切削形成的累积效应,因此可以把复杂的磨削过程简化为单颗磨粒的切削过程。提出了一种新的超声辅助单颗磨粒磨削的仿真方法:利用Deform-3D软件,对轴向超声振动辅助磨削时单颗磨粒的速度进行加载,完成磨削力和磨削温度的仿真。仿真结果表明:在相同磨削条件,超声振动辅助磨削弧区最高温度值低于普通磨削最高温度值;超声振动辅助磨削磨粒的法向磨削力及切向磨削力均小于普通磨削条件下所得到的磨削力;随着磨粒速度增加,磨削弧区温度升高,法向磨削力与切向磨削力下降,而其磨削力比增大;随着磨粒切削深度的增加,磨削弧区温度升高,法向磨削力与切向磨削力上升,而其磨削力比下降。     

合成孔径雷达相干与非相干干扰性能分析

推导了合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)非相干干扰、一维卷积干扰和二维相干干扰成像前后的功率表达式,建立了成像处理增益(imaging processing gain,IPG)关于SAR系统参数和干扰区面积的关系模型和干信比(interference-signal power rate, ISR)方程。分析结果表明,在一定范围内,相干干扰的IPG随干扰区面积增大而减小,当一维卷积干扰的干扰区宽度大于SAR成像前距离分辨率时,其IPG与非相干干扰相同,当二维相干干扰的干扰区宽度和长度分别大于SAR成像前距离分辨率和方位分辨率时,其IPG与非相干干扰之比等于方位过采样率,3种干扰的ISR与IPG具有相同特性。仿真验证分析了所得出的结论。     

新型电磁弹射器的动态性能仿真

电磁弹射器的作用是在短距离内发射大质量载荷,该技术的一个关键问题是大推力的直线电机设计。提出了一种基于动磁型永磁无刷直线直流电机的弹射器设计方案,结合理论分析与有限元仿真对电机参数进行了优化设计。通过二维有限元瞬态分析对电机的动态性能进行了仿真,分析了不同的安匝数和永磁磁极数对推力大小及其波动的影响,得出了增加电机推力的可行方案。恒流源和非恒流源两种供电方式下的仿真结果显示,电机平均推力大、推力波动小,且电机性能受电源影响小。     

直线永磁无刷直流电机推力波动的综合补偿

推力波动直接影响直线永磁无刷直流电机的加速性能,而齿槽定位力和不规则的反电势波形是推力波动的主要来源.提出了通过磁枢错位来减小齿槽定位力的方法,分析了该方法对反电势波形的影响,用直接力控制方法实现了对推力波动的综合补偿.系统仿真的结果表明,所提方法可以有效减小推力波动.