使用无线电引信弹道监测技术进行弹丸转速测试

文章介绍了使用竖环天线型无线电引信和弹道监测接收设备进行外弹道弹丸转速测试的工作原理;并结合多次外场转速测试试验的实际经验,介绍了地面接收站的布站、无线电引信信号的接收以及转速数据的采集、分析和处理方法.对弹丸转速测试的应用技术进行了比较深入的研究.     

分级轮转速对粒径分布的影响

通过计算流体力学软件Fluent对FTW-350型涡轮空气分级机内部的分级流场进行数值模拟,根据模拟结果对不同分级轮转速时分级机内部流场的动态压力、湍动能和流动速度的分布特性进行对比分析;通过实验研究涡轮空气分级机中分级轮转速对粒径分布的影响,在每种分级轮转速时进行3种不同的加料速度实验,对激光粒度仪测得的分级产物的累积粒径、平均粒径、累积体积分布和粒径频率分布进行对比分析。结果表明:转速增加有利于分级流场的稳定,并且在转速较小时,增大分级轮转速有利于改善分级产物的粒径分布;分级轮转速变化对粒径分布的影响随着加料速度的增大不断减小。     

水中测速涡轮高速旋转下的空化特性研究

水下常规弹药引信可利用外置涡轮获得其自身运动速度,研究高速旋转涡轮的空化特性对引信测速、测距误差的分析具有重要意义。该文从空化的发生和发展机理出发,针对水流速度为10m/s和8m/s下的不同空化数,分别利用数值仿真和空化水洞实验对涡轮空化形态和动力学特性进行了研究,并分析了空化条件下的涡轮转动。根据仿真和实验的结果,对涡轮空化发展的各阶段特征进行了分析比较。结果表明,数值方法能较好的预测涡轮空化的发展规律和空化下的涡轮动力特性;在一定的水流速度下,涡轮的转动速度随空化数的降低先略有升高然后降低;在一些水流速度和空化数下,涡轮转速信号具有明显的低频周期性变化。     

外渗式气阻机构模拟试验及仿真研究

介绍发外渗式气阻机构的模拟试验原理，结合模拟试验，对无阻尼机构和有限尼机构的运动进行计算机数值仿真，将仿真结果和试验结果进行了对比分析，最后得出结论；外渗式气阻机构可作为引信的延时解除保险机构，为引信提供的远解距离基本弹速的变化而改变。     

高速涡轮发电机转子振动特性试验

运用高速涡轮发电机试验台,通过试验研究转子升速过程中典型振动行为及轴承供气压力对转子振动特性的影响。采用时间-转速-幅值三维谱图、频谱图、轴心轨迹以及分岔图等非线性振动测试分析手段,呈现转子升速过程中临界转速、低频振动、转速飞升等典型动力学行为特征,并分析轴承供气压力对转子典型振动行为的影响规律,结果表明:轴承供气压力抑制转子低频涡动,消除转子转速飞升现象,提高转子运行稳定性与安全性。     

气体涡轮流量传感器叶轮压力的数值模拟

在严格按照实际涡轮流量传感器几何结构的基础上,运用Solidworks三维建模,通过运用计算流体动力学的方法对内径为80mm的气体涡轮流量传感器进行了数值模拟,给出了流量计在不同流量下内部的压力场并特别给出叶轮表面的压力分布.从压力分布分析叶轮部分的受力情况,以此来讨论叶轮动受力.     

带柔性静子结构高速转子支承刚度修正方法

针对某涡轴发动机带柔性过渡段悬臂动力涡轮转子支承刚度的修正方法开展研究。以动力涡轮模拟转子为研究对象,建立了转子的有限元分析模型,基于SAMCEF分析软件计算得到了转子的前三阶临界转速和振型,在高速旋转试验器上完成了全转速范围内的动力特性试验,分析确认了柔性过渡段是导致模拟转子前两阶临界转速存在较大计算误差的主要原因,基于临界转速试验结果,提出了一种转子支承刚度的修正方法并对模拟转子的支承刚度进行了修正,推算得到了柔性过渡段的横向刚度。其次,以真实动力涡轮转子为研究对象,按修正方法对真实动力涡轮转子的支承刚度进行了修正,支承刚度修正后其前两阶临界转速的计算误差大幅减小,验证了该修正方法的正确性,修正后的计算模型很好地反映了真实转子的实际情况。研究工作对类似高速转子支承刚度的修正有重要的指导意义,可有效提高航空发动机带柔性静子结构高速柔性转子的建模精度。     

二维弹道修正引信制导控制系统半实物仿真

为给固定鸭舵式二维弹道修正引信设计适用的半实物仿真系统,在掌握修正引信工作原理和研究引信运动状态的基础上,采用两部电机实时模拟引信修正组件和弹体滚转通道的姿态角信息,并使用光电码盘标定地磁测角模块的测角准确度,在过程控制软件的协调下实现弹上计算机和仿真计算机的数据交互,实现弹上机对固定舵制动控制的有效模拟。研究二维弹道修正引信半实物仿真试验的试验步骤,并针对某型迫弹进行仿真试验。仿真试验表明:所设计的半实物仿真系统可有效检验引信制导控制系统各分系统和整机的性能。该半实物仿真系统适用于安装该型引信的所有尾翼稳定弹箭,对其他类型的采用双旋结构的制导弹箭具有借鉴意义。     

气体涡轮流量计在不同压力下的计量性能研究

在天然气输送管道与贸易计量、城市燃气工商业用户的流量计量中,常采用气体涡轮流量计。气体涡轮流量计发展历史悠久,也积累了相当的天然气应用数据,被认为计量准确度高、适用性良好的天然气流量计量仪表。由于使用场所的工作条件各不相同,工作压力根据应用的需要一般从几千帕到几兆帕,而在我国的计量机构一般采用负压装置检定。对于在不同压力条件下,气体涡轮流量计的计量特性的数据还非常缺乏。文章基于具备流量计制造生产的条件下,分别对不同规格的气体涡轮流量计在临界流喷嘴流量装置、高压环道流量标准装置进行检定,试验压力分别为负压、0.1 MPa、0.8 MPa和2.0 MPa,从而探索气体涡轮流量计在不同压力下的计量特性,供气体涡轮流量计制造企业作为设计及改进的参考。     

变负载工况下高速永磁电机转子动力学特性试验研究

设计搭建了由动静压混合气体轴承支承的45 k W高速永磁电机转子试验平台,基于该试验平台开展了接入不同额定负载工况下,轴系受到变不平衡磁拉力的动力学特性试验。共进行5次试验,供气压力均为0.80 MPa,接入额定负载分别为0 k W,15 k W,30 k W,60 k W,145 k W。接入额定负载增大,相同转速下轴系受到不平衡磁拉力增大,低频涡动出现转速提前,当接入额定负载为60 k W,145 k W时,转子单一低频涡动频率发展为双低频振动特性,并出现碰摩降速现象。试验结果表明增加电机额定负载,轴系受到不平衡磁拉力增加,造成低频涡动出现转速降低,稳定阈值降低,且在大额定负载下,单一涡动频率发展为双低频振动频率,出现轴系的碰摩失稳故障特性。     

Experimental study of cryogenic liquid turbine expander with closed-loop liquefied nitrogen system

A cryogenic liquid turbine expander is developed as a replacement for traditional Joule–Thomson valves used in the cryogenic systems for the purpose of energy saving. An experimental study was conducted to evaluate the performance of the turbine expander and is the subject of this paper. The test rig comprises a closed-loop liquefied nitrogen system, cryogenic liquid turbine expander unit, and its auxiliary and measuring systems. The test operating parameters of the turbine expander are determined on the basis of flow similarity rules. Pre-cooling of the liquid nitrogen system is first performed, and then the tests are conducted at different flow rates and speed ratios. The turbine expander flow rate, inlet and outlet pressure and temperature, rotational speed and shaft torque were measured. Experimental results and their uncertainties were analyzed and discussed. The following are demonstrated: (1) For both test cases, turbine expander peak isentropic efficiency is respectively 78.8% and 68.4% obtained at 89.6% and 92% of the design flow rate. The large uncertainties in isentropic efficiency are caused by the large enthalpy variations subjected to small measurement uncertainties in temperature and pressure. (2) Total efficiency and hydraulic efficiency of the turbine expander are obtained. They are essentially the same, since both include flow-related effects and also bearing losses. Comparisons of total efficiency and hydraulic efficiency were used to justify measurement uncertainties of different quantities, since the former involves the measured mass flow rate and enthalpy drop (being dependant on inlet and outlet temperature and pressure), while the latter involves the actual shaft power, volume flow rate, and inlet and outlet pressure. (3) Losses in flow passages and the shaft-bearing system have been inferred based on the measured turbine expander total efficiency, isentropic efficiency, and mechanical efficiency, which are respectively 57.6–74.8%, 62.1–78.8% and 89.5–96.4%. Uncertainty analysis is conducted for experimental isentropic efficiency, hydraulic efficiency, and total efficiency. The hydraulic efficiency seems to be the best measure for assessing the performance of cryogenic liquid turbine expander. (4) Isentropic efficiency versus speed ratio is obtained from the experimental data. The experimental isentropic efficiency increases with the speed ratio, and it reaches 78.8% at the largest experimental speed ratio. A higher efficiency would be achieved if the speed ratio could reach a larger value. This provides some guidance for an optimal operation of the turbine expander in the future.     

涡轮叶片温度测量数据采集处理系统的研究

本文针对燃气涡轮燃烧室内各种物理过程的特点，建立了４波段测量模型，用于高温计的设计；提出了“高速采集、高速缓存、低速读取”的设计思想，用于高速数据采集处理系统的研制。该系统不仅成功地用于涡轮叶片的温度测量，而且为数据采集处理系统速度的提高寻找到了一条道路。     

水中高速运动体内置测速涡轮装置空化特性研究

水中运动体高速下会发生空化而改变流场结构,研究测速涡轮装置空化特性对提升运动体自主环境感知能力具有重要意义。该文基于内置测速涡轮的防空化结构设计,针对水流速度为10 m/s下的不同空化数、有无偏角情况,利用空化水洞实验和数值仿真模拟对测速涡轮装置的空化情况、涡轮转动情况和涡轮装置的空化特性进行了研究。结果表明:与无涡轮装置样机相比,空化区域发生了明显变化,云状空化团脱落明显加快,云状脱落范围更小。同时,该涡轮装置具有隔离外部空化的能力,在外界空化数高于临界空化数(σ_Cr=0.4)的情况下,能够保证涡轮装置位于线性测量范围。     

基于Campbell理论的航空发动机涡轮叶片共振裕度分析

针对航空发动机涡轮叶片的共振特性会导致叶片发生疲劳断裂、振动失效等问题,本文以某型号航空发动机涡轮叶片为研究对象,开展共振裕度分析研究。首先基于试验自锤击法和有限元物理仿真计算两种方法同步分析叶片的振动特性,通过提取叶片在两种工作状态下前6阶的模态分析结果,验证了该模型的正确性与实用性。其次在已有模型基础上,通过绘制不同工作转速下的Campbell共振曲线图,结合该型号发动机的实际工况参数,进行了转速共振裕度的校核分析,对叶片上可能发生共振的工作转速进行了解析并提出优化及改进方案。本方法主要是为叶片的前期设计制造及共振安全性检验问题提供了充足的科学依据和方法。     

微涡轮气体轴承测试技术研究进展

微涡轮发动机具有重量轻、尺度小、功率密度高、无需充电等优点,是微型机械设备动力源的最佳选择,具有良好的应用前景。微涡轮发动机的转子直径在十几毫米至几十毫米,设计转速一般在每分钟几十万转至一百万转以上,功率目标在100 W以内。超高速微轴承-转子系统的摩擦与润滑问题是微涡轮发动机面临的瓶颈,目前微涡轮发动机大都采用气体润滑轴承。本文对微涡轮发动机的研究现状进行了分类总结,并重点回顾了气体轴承测试系统的研究成果,对测试技术的发展趋势进行了展望。     

Experimental and simulation-based analysis of asymmetrical spherical roller bearings as main bearings for wind turbines

Symmetrical spherical roller bearings (SSRB) used as main bearings for wind turbines are known for their high load carrying capacity. Nevertheless, even designed after state-of-the-art guidelines premature failures of this bearing type occur. One promising solution to overcome this problem are asymmetrical spherical roller bearings (ASRB). Using ASRB the contact angles of the two bearing rows can be adjusted individually to the load situation occurring during operation. In this study the differences between symmetrical and asymmetrical spherical roller bearings are analyzed using the finite element method (FEM). Therefore, FEM models for a three point suspension system of a wind turbine including both bearings types are developed. These FEM models are validated with measurement data gained at a full-size wind turbine system test bench. Taking into account the design loads of the investigated wind turbine it is shown that the use of an ASRB leads to a more uniform load distribution on the individual bearing rows. Considering fatigue-induced damage an increase of the bearing life by 62% can be achieved. Regarding interactions with other components of the rotor suspension system it can be stated that the transfer of axial forces into the gearbox is decreased significantly.

     

旋转弹转速测量系统设计

针对常规旋转弹转速测量中传统的微机电系统(MEMS)陀螺仪在量程和精度上不能同时满足测试要求的问题,提出了一种新的转速测量方法,通过增加一个无刷直流伺服电机控制的稳定平台来隔离弹体的高速旋转;介绍了系统测量原理与结构组成,并完成了系统的软硬件设计;通过高精度飞行仿真转台对弹体转速测量系统进行了有效性验证,试验结果表明,该测量系统可以准确地测量弹体的转速,其误差在1°/s左右,实现了通过高精度小量程陀螺仪测量高转速的目的。     

单片微机电子时间引信电路设计

火箭子母弹定时开舱提供了一种性能先进的电子时间引信电路系统,阐述其电路组成,工作原理和功能,给出其应用软件框图,并分析了该电子时间引信系统的特点。     

现场动平衡测试系统

对现场动平衡测试系统的各个功能模块进行了介绍,主要包括传感器的选择,其中,采用ICP压电加速度传感器测量加速度,采用光电计数传感器测量转速;下位机整体模块以及信号采集电路的具体实现思想;上位机软件采用了LabVIEW语言以及测试系统中上位机的具体设计方案。