高速飞行器瞬态气动热试验模拟系统

为得到高速飞行器表面各部分的热应力，应变，结构膨胀量等高温力学性能参数，须建立高速飞行器瞬态气动热试验模拟系统。针对高速飞行器气动模拟试验瞬态热控过程所具有变化复杂，高度非线性，瞬变，强耦合的特点，将模拟控制方法应用于瞬态气动热模拟控制系统。该系统能够按照高速飞行器飞行过程中表面热流和温度的瞬态连续变化对气动模拟加热过程实施快速，准确的动态控制。     

低气压环境下的大空间温度均匀度模拟方法研究

高空环境模拟中一个重要的试验指标是低气压条件下的高低温温度均匀度模拟,为了达到中国国家军用标准相关要求,提出采用阶梯式全面孔板、混合风道和内置大面积冷板组合式气流组织方案,采用正升压式空气制冷技术,在大空间的高空模拟舱内进行了试验研究.试验结果表明该低气压环境下的大空间温度均匀度模拟技术能够使大空间内的常压温度均匀度达到2 ℃、低压低温温度均匀度达到1 ℃、低压高温温度均匀度达到1.2 ℃,优于中国国家军用标准要求,从而解决了大空间低气压下温度均匀性的技术难题.     

高速飞行器外热流模拟试验装置研究

介绍了气动热模拟的常规试验方法,针对某高速飞行器使用环境条件,设计并搭建了一套基于高频感应加热的高速飞行器外热流模拟试验装置,并通过试验验证表明,该装置能有效模拟飞行器在气动加热条件下的外表面温度及温升状态,并通过温度控制器将温度控制在要求的范围内。     

某型涡轮冷却器高空工作可靠性的研究

涡轮冷却器作为飞行器上的辅助设备,需要满足飞行器的所有工作环境要求。本文以某型涡轮冷却器作为研究内容,通过在地面模拟高空环境的方式,研究其在高空环境下工作的可靠性。     

扑翼飞行器气动力测量技术研究进展与展望

扑翼飞行器是一种仿照鸟类飞行的新概念小型无人飞行器,区别于传统固定翼和旋翼飞行器,它主要通过机翼扑动与空气相互作用来提供飞行动力,从而实现飞行器的姿态变动。扑翼飞行器气动特性测试的实质是揭示在非定常流场环境下,扑翼飞行器气动力的产生机制,以及相关扑翼飞行器设计参数对气动特性的影响。通过气动试验方法为扑翼飞行器飞行控制和结构优化等研制工作提供数据支持,将对新型扑翼飞行器理论研究以及飞控品质的提升起到巨大的推动作用。     

基于高速飞行器的气动噪声影响及试验方法

环境适应性是飞行器在预定环境中功能和性能保持正常状态的能力,是飞行器产品的质量特性之一。噪声试验作为飞行器环境试验中的一项重要内容,在飞行器飞行速度增加的同时,其重要性越发的凸显。针对高速飞行器在严酷的噪声环境中可能产生的破环性影响,以GJB150.17A为基础,介绍了噪声源、噪声环境对设备的影响、噪声试验的应用情况以及噪声试验方法,概述了相关试验技术在高速飞行器气动噪声影响研究中的应用。     

近空间高超声速气动力数据天地换算研究

该文针对高升阻比面对称飞行器近空间高超声速飞行环境,考虑马赫数效应、粘性干扰效应和真实气体效应等多种复杂气动效应对飞行器气动力数据的影响,采用CFD数值模拟技术和气动数据相关性理论分析方法,建立了基于地面风洞试验外推获取实际飞行状态下气动力数据的天地换算方法;并采用CFD技术对气动力数据天地换算的精确性进行了验证。     

排式双翼布局低雷诺数气动特性计算研究

作为一种新型的气动布局形式,排式布局对低雷诺数流动具有较高的气动效率,适用于柔性可充气飞行器,比如充气式飞机或是高空飞艇。但是,由于前、后翼之间强烈的气动干扰现象,目前对此类布局的气动特性认识还十分有限。为了充分理解这种布局的气动特点,在前期风洞试验的基础上,开展了数值模拟工作,详细地研究了低雷诺数情况下翼型厚度、表面波纹状外形及后翼偏转角度等几何因素对此类飞行器气动特性的影响规律。计算结果表明,在计算的迎角范围内,排式布局能通过前后翼之间的气动干扰延缓或抑制机翼后缘处的流动分离,从而提高整体气动效率,因此排式布局在未来很适合应用于小型无人机或是飞艇等可充气式飞行器构型上。     

考虑气动加热的翼面结构热模态试验方法研究

受热结构的热模态特性试验研究对高超声速飞行器设计校核和飞行安全具有重要的意义。建立了一套考虑气动加热影响的结构热模态试验系统,依据气动加热数值计算得到的结构温度场计算加热温度跟踪控制系统参数,对飞行过程中的瞬态热环境进行模拟,测量各个加热温区的温度随加热时间的变化,验证了加热温度控制的精确性。将智能PID控制技术与传统相位共振方法相结合,提出了模态频率自动跟踪方法,使传统相位共振方法的应用范围扩展至瞬态热环境下时变结构系统的模态试验领域。设计了一个切尖三角形薄板翼面结构试验件,并采用模态频率自动跟踪方法对该结构进行热模态试验,获得了结构的前四阶模态频率随加热时间的变化,并与结构有限元数值计算结果进行比较,试验与计算结果吻合得很好,验证了模态频率自动跟踪方法对热模态测试问题的有效性和准确性。分别通过对瞬态和稳态热环境下结构模态频率试验和计算结果的分析,探讨气动加热产生的结构瞬态温度场对模态频率影响的机理,解释了模态频率随加热时间变化趋势的内在原因。     

高超声速飞行器复合材料翼面结构1100℃高温环境下的热模态试验

为了在热模态试验中获得难于测量的超过1 000℃的高温环境下复合材料翼面结构的振动特性参数,将高温瞬态热试验系统与振动试验系统相结合,建立了可对高超声速飞行器耐高温复合材料翼面结构进行1 100℃高温环境下热模态研究的热/振联合试验系统。通过自行研制的耐高温陶瓷导杆引伸装置将复合材料翼面结构上的振动信号传递至非高温区域,使用常温加速度传感器对高温环境下高超声速飞行器翼面结构上的振动信号进行数据识别;并运用时-频联合分析技术对试验数据进行分析处理,实现了在1 100℃热/振复合环境下对复合材料翼面结构的模态频率、模态振型等关键振动特性参数的试验测试。研究结果为高超声速飞行器复合材料翼面结构在高温环境下的动特性分析及安全可靠性设计提供了重要依据。     

航空活塞发动机高空模拟试验台温度系统研究

在航空活塞发动机高空模拟试验中,模拟温度低、温度范围跨度大,高空模拟试验台（简称高空台）上应用了空气制冷和电加热两种调温措施,控制难度较大。将模拟温度划分为高温、常温、低温三个温度段,分别应用三种不同的调节方式进行温度控制;在系统数学建模和温度变化动态特性分析基础上,对高空台温度系统的调节过程进行了仿真研究,结果表明该方法能够满足温度的调节速度和控制精度要求。为了满足带涡轮增压器的航空活塞发动机对进气温度的要求,建立了涡轮增压器与中冷器之间的数学换热关系,以稳态时的发动机进气温度为例进行了仿真计算,结果与实际情况相符。     

1500℃高温氧化环境下C/SiC复合材料结构的热/力联合试验

针对高超声速飞行器新型超高温结构力/热/氧化关键性能参量试验测试的迫切需求,自行设计并建立了可实现在高达1 500℃极端高温氧化环境下进行结构断裂性能测试的辐射式热/力联合试验系统,并对耐高温C/SiC复合材料结构在1 500℃等高温氧化环境下的断裂强度以及出现断裂时的时间点等关键性能参数进行了试验测试,当试验温度从1 000℃上升至1 500℃,C/SiC复合材料试验件的断裂强度下降了47.5%,断裂时间缩短50.1%。本极端高温载荷试验系统为高超声速飞行器结构热强度研究提供了重要的氧化环境下的热/力联合试验测试手段。研究结果表明:通过高温预加载可以明显提高C/SiC复合材料结构的断裂强度,增幅为38%,承载时间提高61.1%。试验结果为高超声速飞行器复合材料部件在极端热环境下的安全可靠性设计以及强度性能的改进提供了重要依据。     

气动光学效应的数值模拟与预测

介绍了超音速飞行器的气动光学效应 ,并讨论用数值模拟来研究和预测气动光学效应的方法。     

机载测试系统智能温度控制器设计

军用无人机鉴定试飞任务具有高空、低温、长航时且测试数据量大、种类繁多等特点,使机载测试系统稳定性和可靠性面临重大考验。以军机设备环境试验的相关标准为依据,在机载测试系统常规架构的基础上自主设计低温特性试验,并对设备性能进行检测,数据结果反映某些模块受低温影响严重。为解决以上问题,基于模糊控制策略,该文设计一种适用于无人机机载测试系统的智能温度控制器,以仿真实验对比传统PID和模糊PID的控制效果,以飞行试验验证控制器的工作性能。结果表明,设计的机载测试系统低温特性试验能有效发现设备潜在问题,智能温度控制器能够使机载测试系统在低温环境中持续、稳定工作,满足某无人机鉴定试飞–55℃、12 h的测试任务需求,可推广应用于其他飞行器。     

低气压高空膜式水蒸发循环冷却试验研究

为研究膜式水蒸发(WME)循环冷却技术在低气压高空环境中的应用可能,搭建以去离子水为工质的WME循环冷却系统试验平台.试验结果表明:系统在低于10 kPa的低气压环境下可以实现将55-70℃的热水降温至45-55℃的冷水,膜组件进出口温差最大达到16.8℃,制冷功率达到4 kW,膜组件热效率高于80％;系统具有一定自适...     

飞行器表面温度和发射率分布对红外辐射特征的影响

为了考察飞行器表面8～14μm波段内红外辐射特征的控制规律,建立了包括蒙皮外气动热与蒙皮内部传热的数学物理模型,分别采用有限体积法求解蒙皮温度分布和反向蒙特卡罗法计算飞行器表面8～14μm波段内红外辐射特征.通过数值模拟,计算分析了在水平方向上飞行器各主要部件对红外辐射强度的贡献.最后,改变飞行器各主要部件的表面温度和发射率,获得了对飞行器水平方向上总的红外辐射特征的影响和控制规律.     

基于OpenGL的CFD设计平台中的流场可视化技术及其实现

计算流体动力学(CFD)是可视化的重要应用领域，在本研究室自主研发的复杂外形飞行器气动加热数值模拟设计平台(CFD设计平台)上，针对结构性网格和非结构网格分别实现了三维数据场的可视化，用云图和等值线表示平面与曲面上的标量分布，用流线表示平面或曲面上的矢量分布，同时显示结构温度场，并提供场景的交互式操作，为飞行器预设计提供必要的依据并为飞行器设计者提供一个直观方便的设计平台。笔者主要讨论平台中基于OpenGL的流场可视化技术及其实现。     

响应面分析法在油墨耐光色牢度测定中的应用

目的筛选出包装纸板在试验箱中开展耐光色牢度试验的5个影响因素值,并验证方法的稳定性。方法用配备了滤光器氙弧灯的试验箱模拟日光中紫外区域的光谱能量分布,调整曝晒条件模拟包装纸板及制品日常使用环境,通过响应面分析法对曝晒因素进行分析,并采用色差计量化评定试样印刷油墨的色差值耐光色牢度。结果优化的试验箱曝晒条件,黑板温度为(65±1.0)℃,空气温度为(45±1.0)℃,空气相对湿度为(50.0±2.0)%,光辐照波长为340 nm,光辐照度为0.30 W/m^2,光辐照时间为42 h。通过色差计测定人工曝晒后样品印刷油墨色差ΔE^*ab。结论验证试验表明,该方法测试结果具有可靠性及稳定性,为进一步规范包装纸板及其制品产品质量监管提供分析测试技术支撑。     

现代光学新分支学科——气动光学

从气动光学学科发展历程出发，介绍了气动光学提出的背景，提出了气动光学的定义及内涵、研究对象和研究方法，描述了气动光学研究的主要内容：气动光学效应机理研究、气动光学效应校正方法研究、气动光学效应校正验证试验研究和高速飞行器光学窗口技术研究；详细阐述了国内开展气动光学学科理论基础、工程建模、试验原理及试验方法等研究途径，给出了一些典型的研究结果，指出了学科的应用前景和发展趋势。     

碳纤维织物布层压复合材料湿热环境疲劳后剩余压缩强度

为了研究湿热环境对碳纤维织物布层压复合材料疲劳性能的影响,开展了碳纤维织物布含中心孔层压板疲劳试验和剩余压缩强度试验,并为湿热环境拉-压疲劳试验自行设计了湿热环境试验箱。参照ASTM标准设计加工了疲劳试验夹具和压缩试验夹具,分别在标准环境条件(温度(23±2)℃、相对湿度(50±5)%RH),湿热环境条件(温度(70±2)℃、相对湿度(85±5)% RH)下对试件进行拉-压疲劳试验,之后分别进行了剩余压缩强度试验。以标准环境疲劳试验件的剩余压缩强度为基准值,对比湿热环境疲劳试验件的破坏载荷对应的极限压缩强度,计算其与基准值的差值。通过试验结果对比,得到湿热环境下试验件疲劳后剩余压缩强度下降了14%,该湿热环境对载荷谱下的碳纤维织物布层压复合材料试验件疲劳后剩余压缩强度影响较小。