喷水式鱼雷推进系统综论

本文简要地叙述了喷水式推进系统在国内外鱼雷上发展情况，论述了泵喷式喷水推进系统的原理结构及主要优势。在指出泵喷式喷水推进的固有弱点后。讨论了气喷式喷水推进系统的情况：气水式喷水推进和气泵式喷水推进的基本结构原理。最后简述了喷水式推进在鱼雷推进方面应用前景，并特别指出了超导式喷水推进系统研究要引进注意。     

前后叶轮匹配对双级轴流式喷水推进器性能的影响

基于喷水推进理论,提出了一种基于数据库的推进系统设计分析方法,分析了喷水推进器中采用双级轴流泵时,前后叶轮的不同比转速搭配方式对推进系统的推力、推进效率的影响.针对数据库中现有的水力模型,对模型的所有排列方式进行计算,得到在两级轴流泵中首级采用高比转速的叶轮可以提高喷水推进器的推力和推进效率.     

基于活塞流的脉冲式喷水推进技术分析

为了避免螺旋桨因速度过快而产生的空化问题,高速水面舰艇倾向于使用喷水推进这一新型推进方式。对于喷水推进在无人水下航行器上的应用,受到高温高压燃气推动活塞做功这一热功转换形式的启发,在活塞流的基础上提出一种结构简单、成本低廉的新型脉冲式喷水推进系统,初步建立了该喷水推进的数学模型,在此基础上进行了气体膨胀过程的理论计算和数值仿真计算,并通过计算得到的数据对该模型参数作了进一步的优化,得到更加贴近实际过程的推力和总冲量等相关参数。通过分析计算,验证了该模型的合理性,为后续喷水推进技术研究提供参考。     

启事

喷水推进是利用向船后喷射水流的反作用力使船前进的一种船舶推进方式。它的转向机构可以沿用传统螺旋浆推进舰船的船舵系统,即利用偏转的舵面与水流作用,产生一个与舰船航向垂直的力矩,推动舰船转向;也可以采用喷水推进系统特有的转向机构——推力矢量转向。推力矢量转向系统通过采用特殊的可偏转的尾喷管,使得喷射的水流可在一定角度内偏转,从而将喷水推进力的一部分变成操纵力。推力矢量转向系统省去了外露的舵面,可使舰船的航行阻力降低,结构更趋于简单,此外,推力矢量转向系统的效率也较高,尤其是在舰船低速航行时的转向效率明显优于船舵系统。     

救生机器人推进器的3维反问题设计与性能校验

针对水上救生机器人难以实现快速稳定航行的问题,采用3维反问题设计理论对机器人推进器进行几何设计并对相关参数进行匹配,在合理假设条件下,将喷水推进泵内的有旋流方程进行有效分解获得周向平均流动方程和周期性脉动流动方程。使用速度矩沿流线的分布来控制叶片的载荷,运用计算流体力学对所设计的喷水推进泵进行水力性能校验,结果表明：在毂径比较大等特定条件约束下,喷水推进泵的水力效率达到80.38%,并且在较宽的流量范围内保持高效,叶轮表面压力沿轴向分配合理,没有局部低压区,叶轮推力满足预期性能,验证了设计思路和参数配置的正确性。     

单喷管火箭发射喷水降噪机理研究

针对捆绑式运载火箭发射技术特点,提出并研发相对简化的单喷管火箭发射喷水降噪机理模拟试验系统,完成单喷管火箭发射喷水降噪机理初步试验研究。对喷水降噪模拟试验流场数据、资料的分析表明,低速常温液态水射流喷入高速气态喷流后,液态水瞬间雾化,实现高速气态喷流动量、能量交换,高速气态喷流形成高声强噪声的声效转换能力由此下降。雾化水汽在后续推进过程浓度十分均匀,改变甚至切断原喷流噪声传播途径。发射喷水降噪模拟试验噪声频谱分析表明,喷水条件下喷水具备宽频范围内抑制噪声能力,同时,喷水抑制喷流噪声中啸音能力突出。     

英推出高效混合型喷水推进系统

据英《简氏防务评论》2004年4月号报道，英国船舶喷水技术公司最近开发出高效混合型用于小型舰艇、高速船和快速海上运输船的推进系统。该系统也适用于双体船或深V型船。这种推进系统可使船舶具有50kn以上航速、很高的加速性和机动性。该系统利用一嵌入式微控制器，通过不断调整喷水泵进口和喷口流量提高推进效率。     

军事万花筒

中国已研制成功99式轻型水陆坦克据《简氏防务周刊》报道,中国99式新型坦克是在63式坦克的基础上改进而成的,并将取代它。新坦克的车体和炮塔采用全焊接结构,能够抵御轻武器和弹片的攻击。车体分为三个部分,驾驶舱在前、战斗舱居中、动力舱在后。悬挂系统与63式水陆坦克相似,每侧有6个负重轮,诱导轮在前,主动轮在后。水上航行时靠喷水推进装置推进,2个喷水推进装置分别安装在车体尾部两侧。据称,为了减小水中行驶阻力,该坦克没有托带轮,履带的上部和悬挂系统都用履带裙板     

轴流式喷水推进器启动过程的瞬态特性

为分析轴流式喷水推进器启动过程的瞬态特性和自吸性能,提高启动过程轴流式喷水推进器的推进性能,开展了推进器启动过程的数值计算研究。在雷诺时均Navier-Stokes方程框架下采用SST k-ω湍流模型、Zwart空化模型和Free Surface模型对轴流式喷水推进器的启动过程进行数值计算,分析启动时间和水线高度对喷水推进器启动过程的瞬态特性影响;基于推进泵的试验数据对稳态数值计算方法进行验证,数值结果与试验数据吻合良好。研究结果表明：喷水推进器启动过程存在明显的瞬态特性,流量、扬程都迟滞于转速到达稳定状态,并且启动时间越短,滞后程度越严重;当转速达到0.6倍设计转速时,叶片前缘吸力面开始发生空化,无量纲空穴面积随着转速的增加而增加;在达到相同转速时,启动时间越长,无量纲空穴面积越小,叶片做功能力越强;以泵轴中心线为零基准线,当水线高度大于等于0.15倍叶轮直径时,喷水推进器可以在较短时间内将内部气体完全排出,水线高度越小,扬程和流量滞后越严重。     

固体推进剂涡轮喷水发动机工作性能研究

研究了固体推进剂涡轮喷水发动机的工作原理和热功转换过程,分析了轴流水泵的空化特性,计算了发动机热功转换效率和推进效率,获得了典型工作条件下的发动机性能参数。结果表明,轴流水泵抗空化性能明显优于传统推进器,合理设计发动机工作参数,可以实现燃气涡轮与轴流水泵的匹配运行,为开展固体推进剂涡轮喷水发动机研究提供参考。     

基于响应面方法的喷水推进器进水流道多目标优化

为提高喷水推进器进水流道的流动性能,在给定进水流道出口直径D、流道高度H和流道总长度L等条件下,针对目标变量流道效率η、出口速度加权平均角θ和出口速度不均匀系数ξ,基于响应面方法对倾斜角α和过渡段半径R_T进行优化设计。采用中心复合设计法和拉丁超立方法生成35组样本点,建立目标变量随设计变量变化的响应面模型,进行局部敏感性和全局敏感性分析,发现倾斜角α对不同目标变量的影响程度均高于过渡段半径R_T. 采用多目标遗传算法对η、θ和ξ进行优化分析,得到满足条件的Pareto解。研究结果表明：优化之后,η从91.2%提高至94.1%,θ从82.5°提高至87.1°,ξ从0.152降低至0.068.     

一种基于最小二乘法的鱼雷推进电机参数辨识方法

鱼雷推进电机在运行过程中,由环境温度改变引起的电机参数(包括电阻、电感、风阻系数等)变化会对控制性能造成不确定的影响。本文以电机的微分方程为基础,直接构造基于最小二乘法的目标函数,从而得到电机参数。该方法原理简单、运算量小、实时性高、适用范围广,特别是无需特定的激励源,只需采用脉宽调制激励源就可以得到理想的辨识效果,避免了伪随机序列激励对系统运行造成的影响。     

基于模型参数不确定的欠驱动非对称自主水下航行器全局镇定控制研究

针对欠驱动自主水下航行器水平面镇定控制过程中存在的模型参数未知等问题,设计一种基于非对称模型的全局反馈镇定控制算法。基于仅知模型参数上下界值的自适应模型参数观测器获取模型参数估计值;通过全局坐标变换,将镇定控制系统解耦为推进子系统和偏航子系统分别进行设计,消除了非对称作用项引起的耦合影响;引入2阶滤波器,使得偏航角速度在推进子系统状态未收敛至零点状态下始终具有持续激励特征,保证镇定误差收敛至零点附近的一个有界区域。李雅普诺夫稳定性分析证明了该控制算法能够在模型参数未知情况下,以任意初始条件实现镇定控制目标。数值仿真实验结果表明,该控制算法是有效的,且具有较好的控制精度和一定对未知环境干扰的鲁棒性。     

对转螺旋桨设计参数优化

螺旋桨设计的目的是在给定条件下,求出最佳推进效率ηD,从而使航行器在最小推进功率情况下,达到设计航速。通过优化对转螺旋桨参数,使对转螺旋桨的推进效率、噪声性能和空泡性能等有较大的改善。本文把对转螺旋桨的参数优化问题归结为3个参数（进速系数J,盘面比Ae/Ao,螺距比P／D）的非线性约束优化问题,通过建立合适的数学模型,运用复合形法进行优化,可以获得较好的对转螺旋桨参数优化结果。     

胶体推进剂的研究与应用

肢体推进剂兼具液体推进剂和固体推进剂的优点，因而近半个世纪以来国内外都在努力研制这种新概念推进剂，并由此发展先进的肢体推进技术，即“灵巧”推进技术。美国已成功地进行了肢体推进技术的地面试验和飞行试验。从理论上说，任何液体推进剂都可以制成肢体推进剂。因此，肢体推进剂既可以用于单组元推进系统，也可以用于双组元推进系统；既可以用于运载火箭，也可以用于武器系统。本文论述肢体推进剂和肢体推进技术的发展趋势和研究目标，简要介绍国内研究概况，并提出今后的研究设想。     

发动机对火箭振动特性的影响

讨论了二级发动机系统对火箭振动特性的影响。研究表明，涡轮泵不对称以及发动机与机架之间连接刚度弱是引起推力偏心和基频固有频率偏低的主要原因。研究还表明，采用四短拉杆作为发动机系统改型设计是成功的。     

水下热动力系统的模型参考自适应控制研究

针对开式循环水下热动力系统动态性能要求高及参数非线性的特点，通过对热动力系统物理特性的分析．设计出适于开式循环的某水下热动力系统的模型参考自适应控制系统。仿真结果表明该方法控制精度高，抗干扰能力强，系统稳定。证明了方法的正确性和有效性。