氢氧发动机湍流两相燃烧三维全尺寸数值仿真

基于离散颗粒模型,采用单元内颗粒源法对某氢氧火箭发动机湍流两相燃烧流场进行了三雏全尺寸数值仿真。液氧雾化液滴采用Rosin-Rammler分布模型,其质量平均直径采用同轴直流喷嘴雾化模型计算;考虑液氧高压蒸发过程;燃烧速率采用湍流脉动机制和Arrhenius机制共同控制。所得液氧喷雾分布和其它流场参数与试车数据吻合,所提方法可应用于其它火箭发动机内流场的数值仿真,为发动机设计提供基础数据。     

中国改进CZ-2/3火箭助推器,要在国际商业运载市场上竞争

中国已经改进了它的大力神型CZ-2和CZ-3火箭助推器,即增加了大尾翼并改善了火箭发动机和电子设备,从而使飞行器得到更好的飞行控制和具有更高的可靠性。他们希望它能在国际商业运载市场上有竞争力。 CZ-2/3系列已经运载了中国16颗卫星中的14颗,但它们是在空间飞行器接近飞行     

基于聚类分析和灰色模型的固体火箭发动机价格模型研究

通过对定性影响固体火箭发动机的单价因素进行修正,然后进行相关分析和聚类分析,从影响固体火箭发动机的众多参数中提取了少量的、有代表性的变量作为其价格模型的参数,通过建立灰色GM(0,4)模型作为发动机价格的预测.     

美成功完成地基拦截弹飞行试验

2005年末,美国防部导弹防御局(MDA)成功发射一枚实战配置型地基拦截弹,该拦截弹可保护美国免遭远程弹道导弹的攻击。导弹防御局称,试验迹象表明,火箭发动机系统以及杀伤飞行器运行良好,这次飞行试验的结果将有助于提高和改进地基中段防御系统的性能。在本次飞行试验中,拦截弹从太平洋中部马绍尔群岛的罗纳德·里根试验地发射,目标弹则是导弹防御局利用以前的试验数据模拟成从阿拉斯加的科迪亚克发射的模拟靶弹,而非实际发射的靶弹。这次试验主要是为了评估拦截器火箭发动机以及外大气层杀伤飞行器(EKV)的性能。EKV通过直接与靶弹弹间相…     

基于QFT的高超声速飞行器鲁棒控制器设计

针对高超声速飞行器调姿段姿态控制问题,将超燃冲压发动机不同工作状态对高超声速飞行器模型参数的影响看作是不确定对象鲁棒性问题的扩展,应用QFT设计了鲁棒控制器。通过将飞控系统的时域指标转化为频域指标,生成Nichols图上的复合频域边界,利用回路整形设计控制器和前置滤波器,使得闭环系统频率响应满足所有性能指标要求。仿真结果表明,所设计控制器能够满足高超声速飞行器调姿段控制需求,有效抑制输出端干扰,并且当模型参数具有较大范围的不确定性时,具有良好鲁棒性能,有较好的工程应用价值。     

固体火箭助推段终端多约束能量管理制导研究

针对高超声速飞行器投放任务要求,开展了固体火箭助推段终端多约束能量管理制导研究。根据三级固体火箭第三级飞行特点,提出一种基于纵向、侧向联合设计制导方法。纵向在高度时间剖面内生成名义轨迹,并完成跟踪制导律设计,实现终端高度、当地弹道倾角和攻角约束。侧向采用两次反向的修正交变姿态控制能量管理(alternate attitude control energy management, AEM),并通过预测校正相关参数,提高速度控制精度,实现侧向位移收敛。仿真结果表明,本方法可实现不同终端约束制导任务需求,具有在线自适应能力。     

SAM-D导弹随机振动响应载荷研究

本研究是为获得SAM-D ED(工程研制)飞行器设计中涉及的随机振动响应载荷。认为此响应载荷是飞行中随机气动压力激励下,飞行器诸小阻尼横向弯曲振动模态单个响应的总和。 横向弯曲振动模态是飞行器结构刚度和质量分布的函数。飞行器质量较小时,横向响应加速度较高,因此主要研究发动机燃料耗尽的情况。随机载荷计算中包括了十一个模态,其特征频率高达500赫。 飞行中作用在飞行器外表面的激励力与随机气动压力分布有关,系由SAM-DCTV(控制试验飞行器)飞行试验所得数据计算得到。假设此外力谱密度的幅频特性与每一试验飞行器上的几个加速度计所实测的分布特性相似且成正比;假设实测横向加速度0—2000赫频带中所含的能量对于0—1000赫频带依旧有效,这样就得到了输入力的保守值,据之确定结构模态的随机响应。 利用上述飞行器特性和气动力数据,即可得到作用在飞行器结构上的随机响应载荷。这些设计数据是:沿飞行器长度上的横向弯矩、剪力和横向加速度。     

参数分段计算的YHSIM编程方法

在飞机、火箭、导弹和卫星等飞行器的模型解算中,常常需要解决参数分段计算的问题,这包括1）参数在不同的阶段采用不同的微分方程进行解算,2）参数在一阶段采用代数方程进行解算而在另一阶段采用微分方程进行解算等等。针对参数分段计算的两种情况论述了在YHSIM环境下参数分段计算的编程方法,并用实例进行了说明。     

中国的火箭发动机试验中心

在北京西南30英里处、警卫森严的中国火箭发动机试验中心,在继续改进用在中国大力神式的CZ-2/3助推器/洲际弹道式导弹上的火箭发动机的同时,正准备参与研制新的大型火箭发动机。 美国空间代表团最近参观了北京火箭发动机试验中心。具有若干个发动机试验台的     

固体火箭发动机任务可靠性预计

固体火箭发动机的任务可靠性预计是一项重要的可靠性工程内容。目前国内外对固体火箭发动机的任务可靠性预计尚无成熟的方法,因此在工程应用上存在着不少的困难。本文针对这一情况,结合发动机的可靠性工程实践,提出了任务可靠性预计模型,讨论了预计的数学方法和工程方法,结果较为满意。     

基于遗传算法对PID控制飞行器射程优化

最大射程是飞行器地面发射试验的重要指标,综合控制与优化算法可对其进行系统设计.首先,根据飞行器动力学方程进行品质分析,确定用短周期参数进行最大射程设计;其次,设定时域目标参数,采用根轨迹方法实现关键时刻飞行器PID控制器调参;然后,以仿真参数为基础,采用遗传算法优化飞行器俯仰角指令;最后,根据综合设计的仿真结果,分析出不同飞行阶段最显著干扰产生的作用,为飞行器动力学性能分析奠定基础.     

变体飞行器连续平滑切换LPV控制

针对一类翼展可变飞行器的控制问题,提出了一种连续平滑切换线性变参数(linear parameter varying, LPV)控制器的设计方法。将变体飞行器建模成以翼展变形率为时变参数的LPV系统,通过对时变参数进行具有重叠特性的区间划分,设计平滑切换控制器。结合参数依赖的多李雅普诺夫函数和平均驻留时间方法,给出了保证切换LPV系统指数稳定的充分条件。由于考虑了时变参数的渐变特性,使得系统的切换律没有平均驻留时间的限制,降低了结论的保守性。仿真结果表明,运用所设计的控制器,当翼展连续变化时,变体飞行器状态稳定且切换过程平滑,控制性能良好。     

基于FQFD的固体火箭发动机技术特性综合排序方法

针对固体火箭发动机指标体系复杂、评价困难,传统quality function deployment(QFD)方法处理不确定性和模糊性能力较弱的问题,引入α-截集模糊加权平均求解技术特性模糊数,建立了固体火箭发动机基于FQFD的综合排序方法.该方法以三角模糊数表征评价过程的不确定性,在模糊数隶属度函数未知的情况下,采用α加权修正水平截集去模糊方法计算技术特性重要度,获得技术特性综合评价,此方法可处理更为复杂的系统不确定性,较传统QFD方法具有更好的客观性和鲁棒性,可为固体火箭发动机设计决策提供参考依据.     

基于Backstepping的高超声速飞行器鲁棒自适应控制

针对非线性、多变量、不稳定且包含不确定参数的高超声速飞行器模型,设计了高超声速飞行器的鲁棒自适应Backstepping控制器。采用指令滤波的设计方法,得到内回路的跟踪指令及其一阶微分信号,避免了虚拟控制信号需要进行复杂求导计算的困难。飞行器不确定参数采用自适应律在线调整,通过设计辅助滤波系统,并通过修改自适应律中跟踪误差的定义,消除由于期望控制信号不能完全执行所引起的跟踪误差的影响,保证了参数估计在控制信号约束情况下的顺利进行。仿真结果表明,所提出的设计方法不仅应用简单,且能保证高超声速飞行器在不确定参数存在情况下的闭环稳定及良好的跟踪控制性能。     

基于扰动大气模型的乘波构型飞行器再入弹道仿真

作者在半速度坐标系建立临近空间乘波构型再入飞行器质心动力学方程,将地球扰动大气模型应用于飞行器再入弹道分析,讨论了再入点运动参数和飞行器设计参数对标准弹道的影响,完成了不同大气模型对飞行器再入弹道射程、高度、过载、热流特性影响的对比分析。仿真结果表明：大气模型的变化对临近空间乘波构型飞行器再入弹道终点高度、最大过载、最大热流、总吸热量等参数影响明显,飞行器总体、结构、热防护、导航、制导与控制等系统设计必须考虑大气参数变化的影响。     

飞行器的系统工程和设计(续)

5.1 重量模型和飞行器部件的重量方程 重量模型是飞行器最优设计的基础。重量模型是表征飞行器发射重量,有效载荷重量,结构特性,设计参数和推进剂装填系数之间关系的代数方程组。这些代数方程称做重量方程。飞行器重量方程分为两类——展开型和导出型。展开型方程以飞行器各部件     

面向对象的飞行器仿真综述

面向对象仿真是当前仿真研究领域最为引人关注的研究方向之一,本文综述了面向对象的飞行器仿真研究。首先阐述了面向对象仿真的概念,分析了飞行器仿真研究的内容及其面临的问题。尔后从设计开发通用仿真类库、发动机仿真、科学工程计算、控制系统仿真、飞行仿真以及飞行器系统仿真等六个方面综述了面向对象技术在飞行器仿真中的应用。最后对面向对象的飞行器仿真的发展前景做了初步展望。     

运载火箭的抗干扰分数阶控制器设计

针对火箭的姿态控制问题,基于自抗扰理论和分数阶控制,提出了一种控制器设计方法。通过设计扩张状态观测器,充分利用惯组平台和速率陀螺的复合量测信息对系统的内部和外部干扰进行估计。设计分数阶控制器对估计的干扰进行实时补偿,实现火箭的姿态控制,通过引入可调参数使得控制器参数调整范围变大,保证控制器具有更好的控制精度。考虑到控制器参数多且难以被确定,采用一种基于遗传算法和粒子群优化的混合算法对参数进行调整;通过仿真验证了所提算法可以获得良好的动态性能、抗扰性和鲁棒性。     

挠性飞行器飞轮姿态控制系统设计

针对带有大型太阳帆板的挠性空间飞行器动力学特性十分复杂的特点,通过合理的假设,采用单轴解耦分析姿态控制系统稳定性问题。采用极点配置法,按照刚体卫星设计系统PID参数,利用根轨迹,确定按刚体卫星参数设计的系统能使挠性空间飞行器控制系统具有渐近稳定性的充分条件;推导系统参数间的关系式,分析挠性空间飞行器主轴姿态控制系统稳定性问题。最后,通过仿真验证了系统的性能。     

一种质量矩飞行器配置方案及其控制问题分析

针对大气层外三轴稳定质量矩飞行器,考虑降低飞行器的成本和重量,提出了应用两套执行机构的配置方案,并利用旋转电机代替直线电机作为执行机构来实现飞行器的姿态调整。在此基础上,利用动量矩定律,建立了飞行器的非线性动力学模型,并对两种执行机构在无推力情况下的姿态调整能力进行了比较,结果表明,旋转式执行机构提高了质量矩飞行器在无推力作用情况下的姿态调整能力。最后,分析了该质量矩飞行器配置方案所存在的控制问题,为下一步的姿态控制设计奠定了基础。