磁悬浮动量轮设计与实验研究

针对空间飞行器姿态控制用磁悬浮动量轮的工程应用研究，从结构设计、磁路计算和优化、控制系统设计与控制方法研究以及磁悬浮动量轮的调试等各个环节，对磁悬浮动量轮进行了较为广泛地分析和研究，通过实验发现了一些应用中需要解决的问题。并提出了下一步应当进行的研究内容。     

纳米改性油脂润滑材料的空间摩擦学性能

为满足各类空间飞行器高精度、长寿命、高可靠性的要求,空间用润滑脂必须具有优异的空间环境适应性及摩擦学性能。为提高全氟聚醚(PFPE)基润滑脂的摩擦学性能,采用纳米MoS2颗粒对进行改性,并研究改性后润滑脂的耐空间辐照性能。结果表明,在PFPE基润滑脂中添加纳米MoS2颗粒,可以在保证其耐空间辐照性能的同时改善其摩擦学性能。     

对动量或角动量守恒的绝对性的质疑（英文）

动量守恒和角动量守恒长期以来被认为是物理学基本守恒定律。在此给出一个不符合这两个定律的实际例子,表明动量和角动量都不是绝对的守恒量。我们发现在一定的条件下,两个相互接触的物体之间的作用力和反作用力引起其中一个物体的动量变化和另一个物体的角动量变化,这意味着系统的总动量在无外力的情况下发生变化,同时系统的总角动量在无外力矩的情况下也发生改变。我们还发现如果系统的动量和角动量不守恒,这两种不守恒必须同时发生,因此我们预言系统的某个未知的和更一般的守恒量在此情况下仍然是守恒的。我们预计这个研究将是从一个新的视角重新审视经典物理学的起点。另外,我们预计我们的试验对于为空间飞行器一类的孤立系统的推进寻找火箭反冲方式以外的新方法也是一个起点。     

航空飞行器用超高速角接触球轴承的研制与试验验证

针对某航空飞行器轴承工作转速120 000 r/min, 30次循环启停,寿命50 h的设计要求,开发了超高速角接触球轴承。通过动力学模型得到该轴承最大接触应力为2 200 MPa,钢球最大旋滚比为0.5,保持架最大碰撞力为18 N,保持架最大打滑率为8%,轴承疲劳寿命为55 h。试验表明该轴承振动加速度不高于19.6 m/s²,最高温度不高于100℃。动力学分析和试验结果均说明轴承满足设计要求。     

一种低速复合升力飞行器飞行动力学建模与分析

针对一种由升力风扇和倾转螺旋桨组成的复合升力飞行器构型特点,建立其飞行动力学模型并进行分析研究。应用动量理论分析了升力风扇的气动力。建立了飞行器纵向动力学模型。针对飞行器飞行模式转换阶段特存的操纵冗余问题,提出了合理的配平策略,完成平衡计算。在平衡状态点线化模型,并对不同飞行模式下典型飞行状态纵向动稳定性进行分析。结果表明,系统所建立的模型能够反映该类符合升力飞行器各飞行模式的典型特征。     

可倾转变形四旋翼飞行器建模与飞行仿真

为了提高四旋翼飞行器在地震灾难现场等内部狭窄空间中的通过性,提出了一种新型的螺旋桨可倾转的四旋翼飞行器。该四旋翼飞行器在传统四旋翼飞行器基础上增加了一个倾转自由度,实现四个螺旋桨同步、同向倾转,进而可以改变飞行器构型来适应狭窄飞行空间。建立了倾转变形四旋翼飞行器动力学数学模型,在Simulink/SimMechanics仿真环境中搭建了四旋翼飞行器动力学模型,设计了串级PID控制器,实现了四旋翼飞行器在倾转状态下稳定飞行,分析了飞行器穿越狭窄空间的飞行动作及轨迹跟踪情况。仿真结果表明倾转变形四旋翼飞行器构型设计和仿真系统是可行的。     

空间飞行器弹道/轨道一体化快速设计

为了提高空间飞行器的快速入轨能力,满足空间飞行器弹道/轨道设计工作的快速、精确、可靠要求,对空间飞行器弹道/轨道一体化快速设计方法进行了研究。首先,对空间飞行器进行动力学建模,分析弹道/轨道一体化设计需要满足的过程约束和终端约束,给出空间飞行器的飞行时序;为保证求解效率,针对传统的弹道设计数值求解算法进行了创新改进,综合应用改进牛顿迭代法、Broyden秩1方法和最速下降方法,保证算法在初值不准的条件下仍能快速收敛;最后,研究了一种新的内外多层次求解策略,同时将弹道段和轨道段分轮进行一体化设计,进一步提高了算法的可靠性。仿真结果表明,本文所研究的空间飞行器弹道/轨道一体化快速设计方法可在30s内实现弹道/轨道设计,设计精度为0.5m。该设计算法可靠、快速、精确,可应用于空间飞行器的快速入轨设计中。     

某飞行器系统可靠性研究

在满足功能性目标的前提下,飞行器可靠性程度的考核是重要的关注方向和考核指标。根据可靠性理论,文中为飞行器系统建立可靠性系统模型,用以分析系统的可靠性程度,作为综合考核的关键性指标之一,为提高飞行器飞行的安全性及寿命预测都提供的数据支持和保障。     

空间环境对MoS_2固体润滑运动部件寿命的影响

为了获得空间环境对MoS2固体润滑运动部件寿命的影响情况并预测运动部件在轨寿命,分析了空间环境对固体润滑膜层的影响。分析显示:影响空间运动机构寿命主要有三大因素,分别为:航天发射环境、真空度和温度交变。设计了某空间运动部件的寿命试验,试验模拟了影响空间运动机构的三个重要因素:采用力学试验模拟航天发射环境,热真空寿命试验模拟真空度和温度交变条件。采用X射线能量分散谱仪(EDS)对试验中运动部件的轴承未磨损滚道、磨损滚道表面膜层成分和滚珠表面材料进行了分析,结果显示试验中未形成转移膜。根据试验结果预测试验中的MoS2固体润滑运动部件在轨寿命至少为107次以上。最后根据影响运动部件寿命的因素,提出了增加空间运动部件工作可靠性,提高工作寿命的相关措施。     

航空飞行器冰雹撞击试验技术研究

航空飞行器在飞行过程中容易和冰雹粒子发生碰撞,并由此造成撞击损伤.因此有必要开展航空飞行器在冰雹环境中的撞击试验.文中介绍了一种冰雹撞击试验系统的工作原理,即利用气体炮对冰雹弹丸加速,加速后的冰雹弹丸和飞行器产生高速撞击.利用该系统可对航空飞行器在冰雹类粒子高速撞击下的损伤进行评价和寿命预测.     

变量飞轮脉动激振液压振动系统的建模与仿真

提出了一种变量飞轮辅助液压激振方案,即采用变量飞轮-液压马达-液桥辅振回路与液压激振主回路动力耦合,利用飞轮转动惯量变化和液桥的整流作用使飞轮脉动旋转,进而在飞轮和振体之间形成动量循环,强化振动。构建了系统数学模型并进行了仿真和动量循环能效分析。理论分析和MATLAB仿真表明,变量飞轮激振效果与系统频率特性和飞轮动力学特性有关,合理选择回路力学参数和控制方式可获得明显的激振与节能效果。     

飞轮轴系润滑剂损失及寿命分析

空间卫星姿控飞轮支承轴承用液体润滑剂因真空挥发造成其质量损失,进而导致轴承润滑寿命和卫星运行寿命降低.为了研究润滑油蒸气的挥发损失及其对润滑寿命的影响,通过理论和实验验证润滑剂因分子流失对润滑寿命的影响,建立了轴承润滑油气物理模型,对该模型中的油蒸气分子通过密封间隙的迁移进行研究;通过中真空环境下的空间用润滑油长期挥发实验验证对润滑油蒸气分子迁移模型及损失率的分析.理论分析及实验结果表明,飞轮轴系油储年损失率小于1 mg.优化密封设计参数、选用具有低饱和蒸汽压的润滑剂可有效降低润滑剂中基础油的挥发损失,提高轴系润滑寿命.     

变惯量飞轮振摆在液压激振中的应用

针对现有液压激振装置利用液压阀的阻尼效应来控制振动存在理论能效非常低的问题,提出了一种基于变惯量飞轮振摆的液压激振方法。将振体与作动缸活塞杆连接,液压马达传动轴与变量飞轮连接,作动缸与液压马达结成闭式液压回路。振体振动时带动作动缸输出交变压力油,驱动液压马达和飞轮振摆。由于飞轮的转动惯量能按照振体的运动相位指令变化,故在振摆过程中飞轮和振体之间能形成动量循环,并藉此强化振动。这种动量循环激振没有节流损失,节能效果明显。构建了液压激振系统的数学模型,并对其动力学性能进行了理论分析和Matlab仿真验证。结果表明,变量飞轮激振效果与作动缸工作面积、液压马达排量及飞轮惯量调节系数等结构参数有关,在适当条件下激振效果明显。     

利用Excel与AutoCAD绘制活塞压缩机动力曲线及飞轮矩面积矢量图

活塞压缩机动力曲线及飞轮矩面积矢量图的绘制可以通过Excel与AutoCAD两个软件相互结合来实现.利用Excel中的函数来处理在动力计算中的众多数据,通过AutoCAD软件的绘图和曲线处理功能,自动生成动力曲线、飞轮矩矢量图从而求出压缩机组所能允许的最小飞轮矩.     

基于随机LPNN网络的优化设计研究

拉格朗日乘子神经网络是一种适合于求解一般约束问题的神经网络。网络运行中附加动量项和引入逐渐衰减的高斯噪声。附加动量项方法能减少震荡时间,提高网络的收敛速度。高斯噪声能避免神经网络收敛于假吸引子,改善全局寻优能力。用该方法解决飞机总体参数优化问题。数值结果表明,算法的稳定性、全局寻优性、约束的满足程度好,同时拉氏乘子可以帮助进行最优设计结果的灵敏度分析。     

小卫星姿态控制飞轮系统热设计

为了满足小卫星姿态控制飞轮系统热设计的要求,对飞轮系统的热特性进行了分析和试验验证。根据飞轮运行工况,分别对飞轮系统机械损耗和电控损耗进行了理论计算,确定了系统主要热源点的分布情况。然后,依据系统拓扑结构,建立了整机的等效热网络模型;采用有限元法,分别对飞轮相关组件和整机在卫星连续侧摆工况下的热特性进行了分析。最后,研制了实验样机,并对样机进行了热真空试验。在经过8h卫星连续侧摆机动工况下的实验结果表明:当环境温度为45.0℃时,监测点最后平衡温度约为57.8℃,相对于有限元分析结果的53.2℃,误差为8.6%,表明热分析结果与试验结果吻合度较好,可为姿态控制飞轮系统的热设计提供重要参考。     

基于Witness的飞轮生产线生产节拍平衡研究

车间的生产节拍平衡决定了企业生产效率的高低,是解决制造业车间面临的主要问题的最佳途径,研究了某飞轮生产线生产节拍的平衡问题。对某飞轮生产线生产现状进行分析,测定工序作业时间,应用Witness软件进行仿真建模,发现瓶颈环节与利用率不足等不平衡现象,运用生产节拍平衡方法等改进生产线,达到日产目标,消除瓶颈环节,使机器与人员利用率均衡。通过比较生产节拍平衡前后的相关参数,生产线改善效果明显,生产效率得以提高,进而降低企业成本。     

飞轮储能的两种支承结构比较分析

飞轮储能具有储能密度高、寿命长、不受充放电次数限制等特点,是目前最有发展前途的储能技术之一。分析了两种支承结构的飞轮系统形式,从理论分析上比较了两种不同的支承方式下飞轮系统的特点。结果表明,采用3自由度磁力轴承支承方式的飞轮系统具有良好的发展前景。     

新型高效飞轮储能技术及其研究现状

飞轮储能系统具有高比能量，高比功率，高效率，长寿命等优点，被认为是未来理想的储能装置。在对飞轮储能系统的工作原理进行一般性分析的基础上，对飞轮储能的关键技术作了较为详细的分析论述，最后介绍了飞轮储能的研究现状与应用前景。     

飞机电动机轮设计及电动滑行系统仿真研究

为进一步提高飞机的地面滑行效率,节省滑行时间和燃油消耗,基于飞机电动滑行系统构想,提出了一种改造飞机主机轮为电动机轮的方案。介绍了飞机电动滑行系统的工作原理及组成结构,制定了飞机电动滑行系统传动方案,并在主起落架原有模型基础上进行部分改造,重新设计电动机轮驱动结构和安装方式。采用永磁同步电动机的空间矢量控制技术, 通过MATLAB/Simulink对电动滑行系统建立仿真模型,分析系统滑行性能。仿真结果表明：飞机自动滑行速度满足要求,传动方案合理可行。