火箭贮箱增压及连接器脱落动力控制系统设计

火箭贮箱增压及连接器脱落控制是保障火箭正常发射的重要环节,对火箭发射成败起着至关重要的作用。目前动力控制系统不具备独立的控制执行能力,存在功能模块零散、数据判读困难等缺点。针对以上不足之处,设计了全新的火箭贮箱增压及连接器脱落动力控制系统。该系统基于分布式控制架构和热备冗余工作机制,实现了远程控制模式,并增加了单点和急停控制功能。新系统具有更高的可靠性、安全性和自动化程度,为动力控制系统无人值守提供了有力的技术支撑。     

液体火箭贮箱增压过程数值模拟研究

基于流体体积函数方法建立了N2O4贮箱的二维轴对称非稳态模型,对贮箱增压过程进行了数值模拟。通过模拟结果与火箭遥测数据的对比分析证明了模型建立的合理性。模拟结果显示,贮箱内外壁面温度接近,气枕顶部温度较高。将增压消能器等效处理为I、II两种结构。对于结构I,在飞行末期整个气枕存在明显的轴向温度分层,而结构II与I相比,贮箱顶部壁面附近的温度明显低于结构I的温度,且增压气体对液面没有明显冲击作用,在设计增压消能器时宜选结构II。     

高温气体增压对液氧贮箱壁面温度影响研究

新一代运载火箭液氧贮箱普遍采用高温氦气增压方案,高温气体进入液氧贮箱后对贮箱壁面进行加热,贮箱壁面温度的升高会引起材料机械性能变化而影响贮箱壁厚的设计参数,进而影响到全箭性能。通过研究,提出一种分析高温气体增压下液氧贮箱壁温的一维分布参数模型,使用该模型的计算结果与试验结果吻合良好。以此模型为基础,对影响贮箱壁温的3个主要因素进行分析。     

液体火箭发动机先进的增压系统

为了减轻增压系统的死重量并简化增压系统,以土星VS-ⅣB级火箭作为一个典型实例进行分析,提出了一个新的途径。土星的增压系统是用九个球形高压氦气瓶和一个加热氦气的氢氧燃烧器。包括关机时贮箱内的1000磅增压气体,总的死重大于1650磅。先进的增压系统为了在20％推力下重复起动,燃料箱和氧化剂箱在主动段的增压分别采用了J-2S发动机产生的氢气和氧气。在飞行终端,发动机在20％推力下再工作,直到把1000磅剩余液体推进剂(现有的死重量)作为有用推进剂燃烧完,继之以贮箱中75％的气体在无推力状态下进行燃烧。这样可以增加有效载荷2250磅,这个量相当于减轻发动机的重量58％。     

液体火箭液氧贮箱增压与结构耦合分析

一部分增压气体带入的能量通过与壁面热交换传递给贮箱壁面,传热过程快慢与增压气体流场和贮箱结构密切相关,而贮箱增压计算与结构设计分开进行,造成设计过程繁琐且周期较长,因此贮箱增压与结构耦合分析对于贮箱的设计具有重要意义。从现有文献来看,研究人员主要采用零维整体模型与一维分层模型分析增压过程,但以上两种模型仍存在不能展示箱内物理量的径向及局部分布等缺点,造成增压计算与结构耦合分析难以开展,计算流体力学技术将弥补这方面的不足。本文基于VOF（Volume of Fluid）方法建立了液氧贮箱的二维轴对称非稳态模型,对贮箱增压过程进行了数值模拟,固壁区的传热采用热阻试算法计算,通过与贮箱遥测数据进行比对,验证了模型的正确性。模型计算得到了气枕压力、和贮箱壁面温度的变化规律,并对壁面厚度和温度、增压气体温度和流量及其之间的作用规律进行了优化分析,结果显示增压气体温度、流量、壁面温度与厚度有强烈的耦合关系,结论可为贮箱结构设计提供理论依据。     

液体火箭贮箱出流口防塌陷仿真分析

为了分析防塌陷装置的效果及影响,采用流体动力学软件Flow3D开展液体火箭贮箱出流口防塌陷仿真研究.仿真结果表明,倒锥防塌陷装置通过减小中心区域与近壁区域的速度差,可以有效延迟发动机工作末期出流口塌陷夹气的出现;倒锥位于箱底的位置显著影响防塌陷效果,随着倒锥装置上移防塌陷效果逐渐降低,但同时会使局部最低静压升高,有利于...     

火箭贮箱壁板化学铣切装备的设计

阐述了火箭贮箱壁板化学铣切的原理和工艺流程;叙述了火箭贮箱壁板化学铣切装备发展的现状;提出了倍式转动化铣装备设计过程中要解决的关键技术以及解决这些技术问题时采用的新技术和新方法.     

航天飞机外贮箱热防护系统

在航天飞机发射前和发射过程中,外贮箱热防护系统维护推进剂质量,保持箱体结构温度在设计要求范围内.它由两类基本材料组成:高效、硬质、闭孔泡沫塑料绝热材料和高热容、轻质、粘稠烧蚀材料.在外贮箱不同的部位,设计不同的热防护系统,满足发射航天飞机各种轨道不同的技术要求.     

航天运载器及低温贮箱的热防护系统

低温贮箱是航天运载器最大的结构部件,作为压力容器用来贮存液氢、液氧推进剂,也作为运载器的主承力结构,起着支撑热防护系统以及为其它系统仪器设备提供安装基础和空间的作用.随着航天运载技术的不断发展,低温贮箱热防护系统已经成为重复使用运载器的关键技术之一.介绍了一次性使用运载器热防护系统的发展历史,以及重复使用运载器低温贮箱热防护系统的最新进展.     

某型火箭氧箱自生增压可行性理论分析与试验研究

针对某型火箭液氧箱的自生增压方案中可能存在由于增压气氧不纯而引起的杂质气体凝固堵塞氧泵入口过滤器的问题进行了理论分析,并进行了原理性模拟试验研究,得出初步结论.     

双主机坦克动力系统研究

提出了双主机坦克动力系统概念、并机方案与控制策略;对双主机坦克动力系统的辅助系统主要部件的布局与管路提出了改进措施;双主机坦克动力系统对大幅提高未来主战坦克机动性、经济性、起动性和可靠性具有优势.     

坦克火控系统故障的多线程数据采集方法

针对坦克火控系统故障数据采集存在的检测信号种类繁多、数据量较大,易发生串口数据丢失及故障数据不易实时处理等问题,提出了利用 LabWindows／CVI 多线程数据采集技术,运用线程池、异步计时器和数据保护等编程技术,对坦克火控系统故障实施数据采集,经编程实验验证,该方案解决了传统坦克火控系统故障检测单线程工作时出现的数据丢失、系统响应滞后等问题。     

数字全电式坦克炮控系统研究现状与发展

为提高系统战技性能、可靠性和信息化水平,适应高机动复杂条件作战要求,数字全电式坦克炮控系统成为世界各国努力发展的方向。介绍了全电式炮控系统的概念、特点与结构;在此基础上,从动力系统和控制系统两个方面回顾了近年来国内外在炮控系统全电化及其数字控制方面的研究进展;分析了未来炮控系统的发展趋势。分析表明,如何进一步提高系统控制性能和智能化程度,实现快速随动和精确打击将成为炮控系统研究的重要课题。最后,以其为研究主线提出并探讨了高精度无间隙传动技术,软开关功率变换技术,系统控制策略与智能化等技术途径,为炮控系统论证分析、研制设计以及改造升级等研究提供理论借鉴和技术参考。     

基于扩张状态观测器滤波的坦克炮控系统模型参考自适应控制

坦克炮控系统是一类不确定、非线性的复杂系统。针对其在低速运行时产生“爬行”、振荡等的问题,依据扩张状态观测器(ESO)滤波和Popov超稳定理论,提出了一种基于ESO滤波的模型参考自适应控制方法。研究了坦克炮控系统的数学模型,给出了基本假设,设计了ESO滤波器和模型参考自适应控制器,并证明了其稳定性,最后通过仿真验证了该方法的有效性。仿真结果表明,该方法有效地消除了系统的末建模动态及外界扰动的影响,增强了系统的快速性,解决了系统的低速“爬行”问题,改善了系统的稳态性能,为炮控系统实际设计提供了一个可行的解决方案。     

基于LABVIEW 的坦克炮伺服控制系统测试平台研究

针对坦克炮伺服控制系统中存在环境干扰、被控对象内部参数不确定性的问题,研发了一套坦克炮伺服控制测试平台.描述了该测试平台的工作原理和系统结构,设计以火控计算机、数据采集卡为系统核心的电流环、速度环、位置环三闭环控制系统,采用神经网络PID控制算法对参数进行实时整定,利用LABVIEW软件实现上位机的数据采集、各模块通信与神经网络PID控制,并进行了测试实验.实验结果表明:该测试平台能满足坦克炮伺服控制系统测试要求.该系统具有较强的适应性和鲁棒性.     

无刷直流电动机(BLDCM)数字控制系统在坦克电传动中应用的研究

该文扼要分析了坦克电传动的优点, 提出了选用无刷直流电动机的设想, 建立了无刷直流电动机数字控制系统的数学模型, 并对控制系统进行了试验分析     

具有通用惯性单元的坦克火控系统方案研究

该文针对坦克火控系统中炮长瞄准镜、车长周视镜和炮控系统都具有独立稳定的相似性,提出了一种在坦克火控系统中建立一个独立的通用惯性单元、各个分系统共用这个惯性单元进行稳定控制并使炮塔的姿态信息数字化的设想.文中讨论了使用通用惯性单元时各个分系统的控制原理,并且对惯性单元的组成、系统的结构及信号传递方式、系统的扩展能力、实现的可行性等方面进行了分析.     

坦克炮控系统非线性状态估计与参数辨识研究

针对系统状态估计与参数辨识问题的互逆性,建立不依赖于系统模型的扩张状态观测器(ESO),用以实时获取系统的状态变量,在此基础上设计基于协方差阵修正最小二乘法(CVMLS)的辨识器,实现了坦克炮控系统状态变量与参数的联合估计。分析了ESO和CVMLS的估计误差,采用条件限制动态补偿方法,进一步提高了系统的辨识精度。通过仿真分析验证了算法的性能,为进一步开展炮控系统相关理论研究与工程实践奠定基础。     

基于自适应鲁棒控制的坦克俯仰系统建模与仿真

为准确描述坦克行进间的火炮俯仰系统,利用动力学软件RecurDyn建立了坦克行进间多体系统动力学模型,并通过仿真与试验初步验证了模型的可信性。对以永磁同步电机(PMSM)为执行机构的火炮俯仰系统进行了动力学建模分析,并建立了火炮俯仰系统的数学模型。在此基础上,针对传统三环结构控制效果不佳的问题,设计了火炮俯仰位置伺服系统自适应鲁棒控制器,以及对系统扰动进行反馈补偿的干扰观测器,完成了控制器的稳定性分析,并建立了火炮俯仰系统控制模型。最后,通过接口模块实现了坦克俯仰系统的联合仿真。仿真结果表明:本文建立的坦克行进间多体系统动力学模型具有一定的合理性,设计的火炮俯仰位置伺服系统控制策略具有较好的阶跃响应和瞄准稳定性能以及较强的鲁棒性和抗干扰能力。