基于Creo的雷达罩三维非对称外形构建研究与实现

雷达罩外表面烧蚀会导致雷达罩外形发生变化,外形变化后进而影响到雷达罩的性能,如何利用计算机辅助设计(CAD)构建雷达罩烧蚀后的外形是实现对雷达罩烧蚀后性能仿真与评估的前提。基于Creo/TOOLKIT工具,对Creo二次开发技术进行了研究,并针对一种旋转轴对称结构雷达罩,根据雷达罩外表面不同区域的烧蚀,调用TOOLKIT提供的API函数对雷达罩烧蚀后的三维外形进行构建;针对雷达罩外表面不同区域的烧蚀差异所导致外表面连续性差的问题,采用二维抛物线插值的方式,提高了雷达罩烧蚀外形构建后的光滑性;编写了用户界面(GUI),为雷达罩烧蚀后快速建模提供了新的思路和方法。     

基于热辨识技术的硅基防热材料高温热导率测量

硅基防热材料是高超声速飞行器防热系统用重要材料之一,但由于硅基防热材料在高温条件下存在着复杂的物理化学变化,使得高温热导率的获取变得困难,这已成为飞行器防热系统精细化设计的主要制约瓶颈。基于热导率辨识方法,设计了一种能够实现硅基防热材料高温热导率测量的试验测量装置,对硅基防热材料在常温~800℃热导率进行了测量,并将测得的热导率外推应用到其他试验状态。结果表明,测得的硅基防热材料高温热导率合理可靠,具有很高的工程精度。该试验测量装置可实现不同温度下热导率的同步测量,测量成本低,效率高,这对其他防热材料的高温热导率测量具有重要的参考价值。     

垂直管内TFE/NMP降膜吸收过程中热质传递试验研究

作为一种新型的吸收式制冷工质时-TFE/NMP（2，2，2-trifluo-roethanol/N-methylpyrolidone，中文名：三氟乙醇/氮甲基吡咯烷酮），因其良好的工作特性而被国际制冷界所重视，但有关吸收式制冷/热泵系统运行中的一个重要环节-TFE/NMP降膜吸收过程中的传热、传质现象却有人进行过研究。在国家自然科学基金的资助下，我们建立了单根管吸试验台以研究TFE/NMP降膜吸收过程中热、质传递规律。在不同TFE/NMP溶液流量和不同冷却水流量条件下，测得两组试验数据，对试验数据进行处理并对其数据结果加以分析后，得出垂直管内TFE/NMP降膜吸收过程中热量和质量传递规律的一些特性。     

多体分离回追现象与方案验证

在高超声速底流区内进行分离时,由于底流区内流动动压极低,分离体分离后具有极大的回追风险.为了解决分离体回追问题,提出了"后抛+侧抛"的分离方案,并对该分离方案进行了数值仿真分析,仿真结果表明该方案可以有效解决底流区分离时的分离体回追问题.     

透波材料的高温介电性能测试与分析

详细分析了基于终端短路波导法材料高温介电性能的测试方法,给出了几种典型透波材料从室温到1600℃的高温介电性能测试与分析结果。由结果可知,由于表面吸附水和体内物理水的存在,一般在1000℃以前,随着温度升高,水分挥发或蒸发,复合材料的介电常数ε和损耗角正切tanδ会有所减小;当温度升至1000℃,由于材料中所吸附的水分基本挥发完全,ε和tanδ降到最小值;当温度高于1000℃时,由于复合材料在制备过程中会引入微量杂质,随着温度升高这些微量杂质开始电离,并产生粒子电导,所以导致ε和tanδ均有较大幅度的上升。本文实测数据可以用于高超声速电磁窗材料透波性能的研究与应用。     

树脂基热防护材料烧蚀传热的关键参数影响性分析

针对树脂基热防护材料烧蚀传热的关键参数分析问题,采用碳化层-热解层-原始材料层一维模型,分析了热防护材料烧蚀热解响应过程的传热特性,得出了不确定参数影响传热过程的敏感性大小,结果表明：材料的热导率对树脂基热防护材料烧蚀传热特性影响最大,密度、比热容和材料厚度影响程度较大,其他参数的影响性可以忽略。同时建立了温度和不确定参数之间的量纲1准则关系式,为热防护材料的选取设计以及模型参数修正提供了参考依据。     

基于粒子群算法的多层介质透波性能优化

雷达罩多采用单层结构设计,但是其工作带宽较窄,难以适应宽频段的透波要求。对于大入射角情况下的透波要求,单层结构设计更是难以满足要求。随着雷达导引头的工作频率逐渐加宽,以及雷达导引头的宽扫描角要求,单层结构设计的雷达罩越来越难以满足要求。为了适应宽频带的透波要求,该文从介质平板透波性能分析出发,推导出多层介质平板的透波性能,并利用粒子群算法,设计出相应的优化适应度函数和目标函数。对多层介质平板的厚度在多频点、多入射角条件下进行优化设计,得出了可以满足宽频带、大入射角透波要求的多层介质平板结构。     

玻璃钢复合材料受热状态物性参数变化研究

玻璃钢复合材料主要成分为玻璃纤维和树脂,其制品在受热状态下会发生复杂的物理化学变化,相应的物性参数也随之会有较大变化,进而影响材料结构内部的温度分布;对其受热状态下的变化过程进行研究,给出相应的物性参数变化模型;制备玻璃钢试样进行风洞条件下的烧蚀试验,测量试样背面温升,与应用物性参数变化模型进行的仿真计算结果较为吻合,表明模型构建符合工程实际.     

垂直管内TFE/NMP降膜吸收热质传递数值模拟

通过对垂直管内溶液降膜吸收过程特点的分析，建立了垂直管内TFE/NMP降膜吸收过程中热，质传递物理和数学模型，充分考虑了吸收液膜膜厚的变化，以及横向对流项对液膜内流，质传递和气液界面处热量流率及质量流率的影响。采用适当有限差分法对数学模型进行数值求解，得出温度，浓度分布及界面质量，热量流率等参数，通过对算例计算结果的分析，得到一些相关结论。     

高超声速再入热环境下防热复合材料烧蚀传热计算及影响因素分析

为满足高超声速飞行器防热设计中对烧蚀温度场的计算要求,建立了适用于高超声速飞行器防热复合材料的烧蚀传热计算方法,通过算例将烧蚀温度场计算结果与简化模型和试验结果进行了对比,验证了计算方法的合理性。进而运用该方法分析了长时间中低热流加热和短时间高热流加热两种特定热环境下的热导率、密度、表面发射率、动态热解等因素对烧蚀传热的影响规律。结果表明各个因素对烧蚀传热行为的影响程度不同。其中热导率对防热材料内部温度的影响最大,表面发射率对材料表面温度的影响较大,对内部温度的影响程度与时间相关;热解动力学参数中活化能对材料内部温度有一定的影响;活化能和热导率对材料热解碳化过程的影响较为显著。研究结果为烧蚀传热计算精度的进一步提高提供了参考价值。