三环驱动轴对称矢量喷管喉道逆运动学建模

三环驱动推力矢量喷管是一种收-扩式轴对称推力矢量喷管,针对某三环驱动轴对称推力矢量喷管,利用拆杆法和相对转角法建立了轴对称矢量喷管喉道面积调节结构运动学模型,运用CATIA软件完成了轴对称矢量喷管各零件的建模和虚拟装配,并将装配体导入到ADAMS软件中进行仿真,验证了结构设计的合理性和所建模型用于喉道面积控制的有效性。对三环驱动轴对称推力矢量喷管的优化设计及控制器的设计与应用提供了一定的理论基础。     

轴对称矢量喷管内外流场的数值模拟

在同一偏转角度下,随着喷管压比的增大,推力系数先减后增再减小,而矢量角先增大再减小;在相同喷管压比下,矢量角与喷管偏转角呈线性关系.利用数值计算结果和人工神经网络,建立该轴对称矢量喷管的性能预测模型,喷管性能预测结果与计算值吻合较好,从而验证了该模型的有效性,为减少计算和试验点数节省经费和时间提供了有效的途径.     

轴对称矢量喷管动力学仿真与分析

在对飞机发动机轴对称矢量喷管结构和工作原理进行研究和分析之后,利用UG软件实体模块建立了固体火箭喷管的机构模型。将装配好的固体火箭喷管各构件导入MSC.ADAMS软件中,施加相应约束,构建了该固体火箭喷管的动力学仿真模型,在MSC.ADAMS软件中对固体火箭发动机轴对称矢量喷管的收扩、偏转运动进行了仿真。最终通过仿真获得了固体火箭喷管机构各环节的受载和动态特性数据,为简化新产品的建模、热态特性仿真、获取机构动态特性及加速新产品研发提供了重要的理论依据。     

气动矢量喷管建模及对发动机性能影响的研究

基于气体动力学理论,按照气流在气动矢量喷管内部的流动状态,构建了气动矢量喷管的数学模型,并编制了相应的计算程序,将程序仿真结果与试验和CFD数值模拟结果进行对比,结果表明所构建的气动矢量喷管程序具有较高精度,可以用来表达气动矢量喷管特性。将气动矢量喷管程序集成到航空发动机总体性能程序中,以某航空发动机为研究对象,采用三种控制模式(发动机压比不变、喷管喉部面积不变、低压转速不变),开展引气量对发动机性能影响的研究。结果表明:随着二次流引气量的增加,发动机矢量角增加的同时发动机性能有较大幅度降低,配装气动矢量喷管的发动机对控制模式提出新的要求。     

某型号固体火箭发动机推力矢量控制系统接触承载性能分析

某型号固体火箭发动机推力矢量控制系统的结构设计,必须保证在承受极端工作载荷时,喷管不能有大的轴向位移,阴、阳球与滚动体间具有一定的接触强度,同时不产生过量的塑性变形,属于复杂结构在复杂载荷作用下的弹塑性摩擦接触问题,无法解析计算且无法试验测量。为解决决定系统结构设计和功能发挥的接触承载性能这一关键问题,模拟系统冷试车试验,充分考虑材料表面强化层,建立各构件间的弹塑性摩擦接触模型。基于计算精度高的三维摩擦接触问题的Lagrange乘子法,解决了与弹塑性耦合的有限元计算问题。计算分析喷管位移,阴球、阳球与滚动体间的接触应力、摩擦应力、变形分布及材料破坏机理。通过与冷试车试验结果的对比分析,检验系统接触承载性能、有限元法及结果的正确性。为该型号推力矢量控制系统的设计提供一种更为高效、精确的计算方法。     

冷态轴对称矢量喷管非矢量状态运动学研究

轴对称矢量喷管是一种机械收扩式推力矢量喷管。首先,应用解析几何法对冷态轴对称矢量喷管非矢量状态进行了A8喉道和A9喷口面运动学精确建模。其次,通过构建三维实体、ADAMS与MATLAB数据交换,对模型进行了动态仿真分析,验证了结构设计的合理性以及所建模型用于控制喷口面积的准确性。研究结果表明:喷口面积绝对误差最大值仅为-3.7 mm~2,相对误差均值为-0.045%,说明所建立的数学模型能为轴对称矢量喷管控制及仿真提供准确的理论依据。     

射流角度对气动矢量喷管的影响及优化

采用数值模拟方法计算分析了射流角度对气动矢量喷管流动结构和性能的影响。基于试验设计和近似模型方法,结合数值模拟,构建了气动矢量喷管模型。将气动矢量喷管模型集成到发动机总体性能程序中,以某航空发动机为研究对象,分析了发动机不同状态下的气动矢量喷管性能情况。研究结果表明:在一定的几何与气动参数条件下,存在使气动矢量角最大的射流角度。随着发动机进口温度和引气量的增加,气动矢量角最大模式下的射流角度均逐渐减小,垂直喷射或顺流向对提升喷管推力系数有利。     

缩比验证机轴对称矢量喷管设计与验证

在某缩比验证机推力矢量系统研制中,首先采用两套电动舵机驱动的连杆机构的设计方案,实现了矢量喷管的轴对称偏转.通过分析矢量喷管偏转过程中作动机构受力关系和运动关系,得到舵机需提供的最大扭矩与最大铰链力矩的关系.分别采用工程估算和CFD数值模拟两种方法对矢量喷管偏转产生的铰链力矩进行了计算.通过地面试验和飞行试验验证了所研制的轴对称推力矢量系统满足工程应用要求.     

射流位置对喷管喉道倾斜矢量控制方案的影响分析

利用RNG k-ε湍流模型,采用局部网格加密技术,求解三维N-S方程对某型二元喷管喉道倾斜矢量控制时的全流场进行了数值模拟.研究表明在小扩张比、短扩散段喷管上,采用喉道倾斜矢量控制方案主流可以实现亚音速偏转.采用三维曲面生成法分析了调整喉部射流位置和扩张段射流位置对喷管流场的影响,计算表明喉部射流位置越接近喉部,扩张段射流位置越靠近喷口,产生的推力矢量越大.     

轴对称矢量喷管喉道运动学精度分析及实验

推力矢量技术主要通过控制矢量喷管偏转来实现矢量控制,轴对称矢量喷管具有偏转机构设计简便、矢量作用效果明显等优点,其喉道运动是完成喷气收扩的基础,为了研究其运动规律,设计了三环连杆传动控制结构;建立了喉道运动学及精度分析模型,讨论了A8两铰孔位置误差、电机伸缩量误差、两个铰座孔的位置误差、外环厚度方向误差对喉道的误差影响;设计搭建矢量喷管实体实验平台,通过非矢量运动实验,验证运动学及精度分析模型的正确性,为进一步喉道和喷口控制分析奠定一定基础。