喷管对脉冲爆轰发动机爆轰噪声影响的实验研究

喷管不但可以增加脉冲爆轰发动机推力,而且对脉冲爆轰发动机噪声的形成与传播也具有重要作用。为探索脉冲爆轰发动机爆轰噪声形成机理及控制技术,搭建了脉冲爆轰发动机噪声测试实验系统,在不同位置不同角度对3种不同类型喷管的脉冲爆轰发动机爆轰噪声特性进行了研究。研究结果表明,收敛扩张喷管对于减小脉冲爆轰发动机爆轰噪声幅值作用最为明显,在0°方向3 000 mm处可以达到77.13%的降幅;对于收敛喷管,收敛角度越大指向性越明显,而扩张和收敛扩张喷管的喷管出口面积越大指向性越不明显;喉部直径48 mm的收敛扩张喷管与管口直径280 mm和320 mm的扩张喷管对参考半径影响最为显著,参考半径由1 600 mm减小至800 mm. 研究结果对于爆轰噪声机理研究以及脉冲爆轰发动机工程化应用具有重要参考意义。     

脉冲爆轰发动机爆轰噪声场区域划分及其数值模拟

为了探究脉冲爆轰发动机（PDE）爆轰噪声的传播机理,根据爆轰噪声不同的非线性强度,将PDE爆轰噪声传播区域划分成强非线性区、弱非线性区和线性区3个部分,并分别采用不同的方法对各部分所对应的3种不同控制方程进行求解。数值模拟结果表明：爆轰噪声峰值声压级在出口处迅速衰减,随着轴向距离的增加,衰减速度逐渐放缓;在强非线性区,衰减速度最大值可达33 dB/m;在弱非线性区,最小衰减速度为1.02 dB/m. 模拟结果对PDE爆轰噪声的传播特性研究具有参考价值。     

分离涡模拟和非线性声学方法求解腔体气动噪声对比分析

超声速条件下内埋式弹舱通常存在明显的自持振荡现象并产生强烈的气动噪声。分别利用分离涡模拟(DES)方法和求解非线性脉动方程组的非线性声学方法,对来流马赫数为2.0条件下,长度与深度比为5.88的开式空腔进行了数值模拟。计算结果表明,非线性声学方法得到的各模态声压级量级与实验结果符合较好,而DES方法得到的结果偏小,幅值在5 dB左右;DES方法求得的各模态频率与实验吻合较好,而非线性声学方法求得的频率有一定偏差。产生这些差别的原因是DES方法能较为准确地捕捉噪声源,而非线性声学方法由于耗散小而能较好地模拟噪声传播过程。从两种方法所需的计算资源对比表明：DES方法要求较密的网格和较小的时间步,需要耗费较多的计算资源;非线性声学方法采用人工合成湍流的方法来模拟小尺度脉动,可以选择较粗的网格和较大的时间步从而节约计算资源。     

液力变矩器流体-固体耦合压力脉动分析

在冲焊型高功率密度液力变矩器的设计过程中,需要考虑在油液非定常流动下叶片所受压力载荷脉动,以及在载荷脉动激励下结构的振动响应。采用基于动网格的流体-固体耦合方法,沿叶片入口至出口方向设定监测点,分析对应位置压力载荷脉动与叶轮振动时域特性,对载荷脉动进行频率转换并对叶轮模态进行频域分析。分析表明:涡轮叶片所受压力载荷脉动幅值最大处位于叶片入口与外环连接处;压力载荷脉动与叶片振动的幅值沿叶片入口到出口逐渐减弱,且随着速比升高载荷脉动幅值与叶片振动响应明显减弱;涡轮脉动峰值频率在叶轮第2阶与第3阶模态之间,随速比升高,压力载荷脉动频域幅值明显减弱。     

脉冲多普勒引信抗有源噪声干扰性能研究

为提高脉冲多普勒引信抗有源噪声干扰性能,定量研究有源噪声干扰对其作用机理,以处理增益为表征参量,基于功率谱定量研究了脉冲多普勒引信的抗有源噪声干扰性能。理论推导了在射频噪声、噪声调幅和噪声调频干扰作用下脉冲多普勒引信从接收回波至相关检测这一过程的输入、输出信干比和处理增益,获得了影响脉冲多普勒引信抗有源噪声干扰能力的信号特征参数,并进行了仿真验证。定量分析与仿真结果表明：脉冲多普勒引信具有较强的抗有源噪声干扰能力,抗有源噪声干扰能力主要决定于脉冲占空比与多普勒滤波器带宽。     

机枪自动机抗过载特性研究

机载、车载、舰载机枪的设计与陆用武器不同的关键在于必须保证在搭载平台不同方向加速度条件下均能完成射击动作。用自动武器动力学理论和试验相结合的方法对机枪的抗过载特性进行了系统研究,建立了系统的动力学模型,对各种过载条件下自动机与枪身的运动进行了分析。以某机载机枪为例,算出了各阶段的运动参数,由此可推断机构动作的可靠性。研究结果表明：分析计算结果与试验测试数据基本一致,证明了所建理论模型和分析方法的正确性。     

纵倾角对轻型轮式两栖车辆的阻力特性影响研究

提高两栖车辆航速的有效途径之一是减小整车阻力,为了研究纵倾角对阻力特性的影响,采用数值计算的方法研究了轻型轮式高速两栖车辆水上航行的阻力特性,数值计算结果和试验取得了较好的一致。研究结果表明：当车体纵倾角较小时,随着航速的增加,阻力逐渐增大;当车体纵倾角较大时,随着航速的增加,阻力先增大后趋于稳定;当航速较小时,纵倾角对阻力影响较小;当航速较大时,随着纵倾角的增大,阻力先减小后增大;随着航速的增加,车体纵倾角的适航范围变小,但对阻力的影响幅度变大。     

转速对湿式离合器局部润滑及摩擦特性影响研究

针对湿式离合器局部润滑及摩擦特性的影响因素,建立了摩擦副微观混合润滑模型。考虑了微凸峰接触和局部温升的影响,分析了转速对湿式离合器摩擦副局部压强分布、油膜和微凸峰承压比、实际接触面积、局部温升的影响。同时,利用摩擦磨损试验机进行小试样柱销-摩擦盘试验,分析了不同转速下离合器摩擦系数变化规律。结果表明：随着速度的增加,润滑油膜动压作用显著增强,摩擦副实际接触面积明显减小,法向载荷最终主要由润滑油膜承担;摩擦系数主要受微凸峰实际接触面积变化的影响,变化规律与微凸峰实际接触面积呈大致对应关系。     

激波针气动特性及外形参数优化研究

采用钝头体的飞行器在超声速特别是高超声速条件下,其前缘会形成头部弓形激波,进而带来较大的波阻,严重影响飞行器的气动性能。相关研究表明,在高超声速条件下,钝前缘安装激波针可以将激波推离物面,从而减小头部表面压力,是减小超声速钝体阻力的有效方法,但在超声速,特别是一些巡航速度不高（马赫数Ma=1.5左右）的导弹中,为满足射程等相关要求,对激波针减阻的使用价值还有待进行验证。为了研究激波针在Ma=1.5条件下对轴对称钝锥外形气动特性的影响,通过数值模拟方法对比了不同形状激波针在Ma=1.5条件下的减阻效果,分析了减阻机理及外形参数影响;通过基于Kriging和遗传算法相结合的优化方法对主要外形参数进行了优化设计,给出了减阻效果较好的激波针外形参数选取范围,对工程应用具有一定的借鉴意义。     

考虑适配器弹性的潜射导弹出筒载荷特性研究

同心筒水下垂直发射导弹时潜艇是具备一定艇速的,相当于给弹体增加了侧向横流,其影响在弹体出筒阶段尤为显著,带来发射安全性和弹体结构载荷相关的诸多问题。为获得在时间和空间维度上置信度更高的导弹出筒载荷特性,并采用较少的假设,首次提出并建立了考虑适配器弹性约束和弹体三自由度的耦合求解流场和弹体运动的非定常数值模型。阐述了筒口气泡弹性对弹体载荷特性的影响,同时获得了出筒过程中的弹体运动、受载及适配器变形情况。仿真结果表明：由艇速产生的横流造成的振荡特性对导弹发射产生不利影响。结果可为同心筒水下垂直发射安全性评估和弹性结构设计提供研究方法。     

柴油机噪声源的识别及降噪研究

采用部分缸熄火的方法对机械噪声和燃烧噪声进行了分离,在表面辐射噪声源的识别上,通过表面振动识别,找到了噪声辐射的主要部件。针对现有柴油机的燃烧状况,对供油提前角进行了调整,降低了燃烧噪声。通过加装扭振减振器,使得曲轴扭振明显减小。改进油底壳对柴油机辐射噪声起到了很好的抑制作用。     

车用大功率柴油机与液力变矩器动态匹配影响因素分析

为研究装甲车辆液力传动系统的动态匹配问题,对车用大功率柴油机与液力变矩器动态匹配的影响因素进行了分析。对柴油机和液力变矩器所组成系统动态匹配的动力性和经济性指标进行了合理定义。将基于有限试验数据的柴油机神经网络模型和基于混合流道法的变矩器计算流体力学仿真模型相结合,构建了柴油机与液力变矩器动态匹配性能计算程序。依据该计算程序对影响匹配性能的结构性因素进行试验设计分析,找出了变矩器有效直径和中间传动比对匹配性能影响的主效应和交互效应;分析了油门开度和变矩器闭锁速比等使用性因素对最优动态匹配区域的影响规律。结果表明：结构性因素是影响动态匹配性能的主要因素,使用性因素是相对次要因素,但使用性因素会在一定程度上造成最优匹配区域的位置和最优指标数值的变化。     

中心锥鳞片阀吸气式脉冲爆轰发动机推力试验研究

为提高吸气式脉冲爆轰发动机的推力,进行了中心锥鳞片阀与中心锥钝体阀吸气式脉冲爆轰发动机（PDE）的对比试验研究,并对多循环吸气式脉冲爆轰发动机工作过程的受力状况进行分析。研究结果表明：采用压电式力传感器能准确测量多循环吸气式脉冲爆轰发动机的平均推力;在10 Hz相同工况下,中心锥鳞片阀吸气式PDE的平均推力是中心锥钝体阀吸气式PDE平均推力的2.05倍。研究结果对多循环吸气式PDE推力的直接测量以及提高吸气式PDE的推进性能具有重要意义。     

涡轮活塞组合发动机循环分析

为适应大功率特种车辆的需求,提出一种“涡轮活塞组合发动机”,由一台增压中冷柴油机和一台燃气轮机组合而成,具有柴油机单独工作、燃气轮机单独工作和柴燃联合工作3种模式,可根据车辆工况需要采用相应的一种模式工作。这种发动机理应综合柴油机与燃气轮机的优点,具有较高的热效率和功率密度。介绍了该组合发动机的构成,分析其3种工作模式的理论循环,推导相应的热效率和比功的计算公式;在所设定热力循环参数下,计算该组合发动机3种工作模式下的理论循环热效率和比功;搭建涡轮活塞组合发动机GT-Power仿真模型,对选定的由功率相近的某一柴油机和某一燃气轮机组成的涡轮活塞组合发动机进行了额定工况仿真计算。计算结果表明：涡轮活塞组合发动机可以综合柴油机和燃气轮机的特点,是一种值得进一步研究的新型发动机。     

高原环境条件下的柴油机起动过程试验研究

柴油机起动性能是柴油机的重要性能指标,高原环境对柴油机起动过程产生重要影响。为了研究高原环境对柴油机起动过程影响规律,针对某型12缸柴油机分别在高原和平原地区进行实车起动试验,对起动过程的气缸压力、上止点和瞬时转速进行测量。结果表明,高原环境下柴油机起动时间更长,转速波动更大,双峰燃烧比例更多。对起动过程进行逐循环燃烧分析,发现在高原环境以曲轴转角计的滞燃期更大,燃烧更加滞后;与此同时,在同等的转速水平下,在高原环境以时间计的滞燃期更长。     

基于关联维数迭代局部投影算法的装甲目标声信号去噪研究

为了抑制装甲目标声信号中包含的噪声成分,消除其对信号特征提取的不利影响,针对局部投影法中邻域半径选取困难的问题,提出了一种基于关联维数迭代的局部投影算法（CDBI-LPM）。对典型混沌系统Lorenz序列分别叠加不同噪声水平的高斯白噪声,得到信噪比为20 dB和10 dB的含噪信号,运用本算法对其进行去噪仿真实验。结果证明,本算法不仅简化了计算量,而且可以使Lorenz系统的动力结构得到良好的恢复。应用本算法对坦克和轮式装甲车两类装甲目标的实际声信号进行去噪处理,样本信号的噪声强度显著下降,关联维数减小,信号序列的吸引子结构由杂乱变得有序,说明了本算法可有效消除非线性信号中所含噪声。     

S-S型旋翼末敏弹气动特性规律研究

无伞末敏弹的稳定尾翼在母弹开舱前包裹于子弹外壁,因威力要求,子弹直径需要尽可能大,导致稳定尾翼的厚度较小,而末敏子弹下落速度较快,尾翼极易在空气动力的作用下发生挠曲变形。为深入分析尾翼结构参数对末敏弹气动特性及尾翼挠曲变形的影响规律,采用双向流体-固体耦合方法对S-S型旋翼末敏弹进行分析。研究结果显示：末敏弹阻力系数随弯折角α₂₁的增大呈递增趋势,而随其余3个弯折角的增大呈递减趋势;转动力矩系数随4个弯折角的增大均呈递增趋势,随4个弯折比的增大均呈现准线性递增趋势,随两翼长宽比的增大呈递减趋势。高塔自由飞行试验结果表明,末敏弹阻力系数和转动力矩系数的仿真误差分别不超过7.8%和6.1%,证明了双向流体-固体耦合方法分析无伞末敏弹气动特性的可行性与正确性。     

热动力鱼雷发动机的摩擦噪声研究

噪声强度是热动力鱼雷的重要战技指标之一,为了充分发挥热动力鱼雷的战斗功效,在分析比较国内外摩擦噪声研究现状和方法的基础上,介绍了以试验、仿真方式展开对热动力鱼雷发动机摩擦噪声的研究方法,详细分析了摩擦系统的Stribeck曲线,列出了影响发动机摩擦噪声的参数,给出了摩擦噪声的描述公式。最后,结合摩擦学三公理,探讨了热动力鱼雷发动机摩擦噪声研究的3个方向,即摩擦噪声产生机理研究,热动力鱼雷摩擦噪声量化研究,磨粒的产生过程、大小和数量以及对摩擦噪声的作用研究。