高超声速飞行器大面积热防护系统的传热数值分析

隔热毡是高超声速飞行器防热系统中重要的组成部分。隔热毡内存在复杂的多种传热形式的耦合,本文详细地分析了隔热结构内导热与辐射的复合换热问题,用光学厚极限法分析了隔热层纤维席内辐射热流。建立了高温绝热毡有效热导率的数值计算模型,分析了温度和压力对传热机制的影响。该模型预测的有效导热系数与试验结果最大误差不超过6%。通过应用数值分析方法得到有效导热系数,建立了防热结构一维瞬态传热模型,该模型结果与瞬态实验结果最大误差为8%。最后还计算出不同厚度隔热毡蒙皮结构的温度响应,并分析讨论了隔热毡厚度对隔热效果的影响。本文研究表明:TPS隔热毡的厚度达到63.3mm后,继续增加尺寸,其隔热效率将明显降低。     

载人登月转移轨道偏差传播机理分析与稳健性设计

载人登月转移轨道具有飞行时间长, 动力学模型复杂, 非线性强且变系数的特点, 而载人登月工程对转移轨道可靠性要求极高, 研究地月转移轨道偏差传播机理和轨道稳健性设计不仅具有工程意义, 更具有探索地月空间复杂引力场对轨道偏差作用的科学意义. 本文首先分析了日地月中心引力和地球J₂项摄动等主要作用力对转移轨道偏差的作用范围与影响大小, 其次提出了一种基于标称轨道数据的变系数非线性动力学系统偏差传播机理解析分析方法, 最后构建了基于偏差传播矩阵的转移轨道稳健性评价指标, 并基于NSGA-II (Nondominated Sorting Genetic Algorithms)算法求解了载人登月转移轨道稳健性优化设计问题. 仿真结果表明, 本文提出的偏差传播机理分析方法能快速准确地求解出载人登月转移轨道偏差传播矩阵, 利用偏差传播矩阵进行协方差分析和中途修正脉冲计算是简单准确的, 考虑稳健性的转移轨道优化设计可以提高标称轨道品质. 关键词： 载人登月 转移轨道 偏差分析 稳健性设计     

复杂板壳结构声振耦合特性的理论与实验研究

0引言 在国家民用工业及国防工业减振降噪重大应用需求的牵引下,本文通过理论建模、实验验证和数值计算研究了汽车、高速列车、舰艇/潜艇及航空航天飞行器中常用典型复杂板壳结构的声振耦合特性[1-13],建立了相对完善可靠的结构声振耦合特性理论表征体系,分析了关键结构参数对结构声振耦合特性的影响,揭示了弯曲波在结构中的传播规律及结构的声辐射/传声特性,提山了轻质、高强度、声辐射小及隔声性能优良的复杂板壳结构的创新优化设计概念,初步建立了综合结构质量、力学刚度和声振耦合特性的优化设计理论和判据,为典型板壳/板腔结构在民用工业及国防工业中的应用奠定了理论基础、实验依据并提供了技术支撑.     

高速掠海飞行器战术应用软件作战试验鉴定方法研究

在传统的靶场试验鉴定中,对高速掠海飞行器武器系统战术应用软件的考核,一般采用静态接口检查结合飞行试验的方法,无法反映其综合作战能力。本文研究的目的是设计出一种基于作战效能和作战适用性的新的定量评价方法。在分析战术应用软件执行导攻任务流程的基础上,采用了作战试验鉴定的指标体系,研究了作战效能、作战适用性定量指标评定方法和任务满意度定性指标评估方法。在分析影响战术应用软件作战效能和作战适用性各种因素的基础上,设计了定量评定模型。以某次作战任务为例,分别计算了战术应用软件的作战效能和作战适用性定量指标。结果表明,该模型结构简单,使用方便,为军方对战术应用软件开展贴近实战的作战试验鉴定提供了手段和途径。     

基于固态功率控制器的器载配电器的BIT设计技术研究[BT)]

航空航天飞行器发展迅速,用电设备数量增多,飞行任务复杂性增大,对飞行器配电系统的智能程度以及可靠性提出更高要求。配电器是配电系统的核心设备,为飞行器所有用电负载设备分配电能,其性能的优劣直接影响到飞行任务的成败,BIT（Built-In Test）技术是一种能够显著改善系统或设备测试性能和诊断能力的重要手段。研究了以固态功率控制器为核心器件的配电系统总体方案,对固态功率控制器的故障模式与测试方法进行了分析,给出了测试点设计和优选方法,通过故障诊断能力计算结果表明BIT设计技术可提高配电系统的可靠性和智能化程度。     

基于拜占庭故障模式的空天飞行器GNC系统架构研究

针对空天飞行器对GNC系统的高可靠性需求,开展了基于拜占庭故障模式的GNC系统架构研究,采用四机三总线架构设计方案,通过系统内总线实现输入数据及输出数据多机冗余比对,防止拜占庭故障的发生,提升了系统可靠性,实现了系统自检测和故障的准确定位及隔离,并具有在线故障诊断、故障自修复功能,同时解决了高动态、强干扰环境下系统自主性较差的问题,提升了GNC系统可靠性和容错性;经分析,该系统架构能够满足空天飞行器在轨、再入复杂任务需求。     

微型飞行器的自抗扰控制器设计

微型飞行器具有高度的非线性特性,且气动参数具有不确定性,难以建立精确的数学模型;为实现其姿态、速度、以及高度的精确鲁棒控制,基于自抗扰控制方法设计了微型飞行器速度回路和高度回路的控制器。首先建立了微型飞行器的非线性模型,然后利用扩张状态观测器对飞行器状态和气动不确定性因素进行了估计,并通过非线性反馈对模型不确定性部分和状态耦合进行补偿,实现了纵向通道的解耦控制。通过仿真对所设计的控制器进行性能验证,结果表明自抗扰控制器能够实现对微型飞行器的快速稳定控制,且不依赖于精确的飞行器数学模型,具有良好的鲁棒性。     

改进的梅尔倒谱系数在低空飞行器特征提取中的应用*

梅尔倒谱系数特征提取技术依据人耳的感知特性将声信号从线性频域转换到梅尔域,在语音识别中得到广泛应用。该文将梅尔倒谱系数技术用于小型低空飞行器的声信号特征提取中,并针对螺旋桨驱动类的小型低空飞行器具有稳定的强谐波特性,对梅尔倒谱系数特征提取中使用的梅尔滤波器进行改进,通过对此类谐波处的线性频谱与梅尔谱转换曲线的斜率进行投影替换,提高滤波器对该谐波处信号的感知敏感度。仿真结果表明,使用改进的梅尔倒谱系数特征提取方法对小型低空飞行器进行特征提取时,能够得到更低的等误识率,并且在低信噪比环境中,改进的梅尔倒谱系数特征提取方法具有更好的抗噪能力。     

微剪切应力传感器的加工工艺

提出了一种感测单元不直接接触流场的微剪切应力传感器结构,详细阐述了其感测单元MEMS制作工艺。采用热氧化硅掩膜方法解决了硅深刻蚀的选择比问题;优化后的硅深刻蚀工艺参数:刻蚀功率1600 W、低频(LF)功率100 W,SF6流量360 cm3/min,C4F8流量300 cm3/min,O2流量300 cm3/min。采用Cr/Au掩膜,30 ℃恒温低浓度HF溶液解决了玻璃浅槽腐蚀深度控制问题;喷淋腐蚀和基片旋转等措施提高了玻璃浅槽腐蚀表面质量。采用上述MEMS工艺制作了微剪切应力传感器样品,样品测试结果表明:弹性悬梁长度和宽度误差均在2 m以内、玻璃浅槽深度误差在0.03 m以内、静态电容误差在0.2 pF以内,满足了设计要求。     

高功率电磁脉冲对无人飞行器的毁伤破坏

高功率电磁脉冲干扰甚至损毁无人飞行器是应对小型无人飞行器威胁的一种非常有效的办法,高功率电磁脉冲对无人机系统进行干扰和毁伤主要通过前门耦合和后门耦合的方式。完成了高功率电磁脉冲对无人飞行器的毁伤破坏实验,完成了无人机在电磁脉冲源毁伤作用下的目标易损性分析,根据毁伤效果将高频电磁脉冲对无人飞行器毁伤等级分为三级,即干扰级、毁伤级、失效级。分析了电磁脉冲作用的主要目标元件,结果表明,无人飞行器最有可能受干扰的部分为接收机和电子调速器。在相关研究和实际应用时,应着重研究电磁脉冲对无人飞行器的接收机和电子调速器的毁伤破坏,根据接收机和电子调速器内部的电路结构来确定毁伤最佳频率。