摘要：磁悬浮技术由于其高性能、低成本特性而被认为是一种较为理想的下一代发射系统方案.在概念研究方案的基础上建立了一套磁悬浮助推缩比试验系统,针对缩比试验系统的设计要求,建立动态测试试验分析系统,研究了YBaCuO高温超导体组合与NdFeB永磁体轨道所构成的磁悬浮系统单元的幅频响应特性、阻尼特性以及悬浮刚度特性等.试验表明,系统共振频率随场冷位置的提高线性降低,在零场冷时达到最低.系统静态刚度随悬浮气隙的提高逐渐降低,动态刚度受到场冷位置的影响明显.对磁浮系统阻尼特性进行的试验研究显示超导系统低频下具有弱阻尼特性,并受振动速度的影响.通过定性分析磁浮系统的综合动态性能,更好的评估系统稳定特性和品质,为磁悬浮助推发射试验平台工作的稳定性和可靠性提供基本保证.

摘要：建立引入电磁源项的二维低磁雷诺数磁流体动力学(MHD)方程组,对高超声速二维前体/进气道黏性流场进行了数值模拟.在给出了进气道高于设计马赫数的非设计工况下黏性流场的基本特征基础上,进一步分析了施加MHD控制对进气道黏性效应的影响.结果表明:施加MHD控制可以有效抑制非设计工况下内进气道表面的附面层分离,改善上壁面的热状况,平衡上、下壁面之间的热负担;黏性作用下,进气道流场及性能参数随磁感强度的变化规律与无黏模型计算结果存在较大差别,对磁流体控制的高超声速进气道研究不可忽略黏性的影响.

摘要：针对航天发射低成本、安全可靠运输方式的需要,阐述分析了航天运载器磁悬浮发射概念及其能量供给需求。在重点研究了固体火箭燃料脉冲磁流体发电机的关键技术及发展水平后,基于俄罗斯四台“Sakhalin”脉冲磁流体发电机单元,提出和设计了用于助推发射100吨地面载荷(飞行器和磁悬浮橇体)实现4g加速度的能量供给方案,同时分析磁悬浮发射过程中三相直线电机加速和控制的特点,提出可行的逆变器功率转换系统方案。

摘要：通过分析磁悬浮助推发射装置的空气动力特征,提出了其气动外形设计的合理原则.分析了磁悬浮橇体和支撑分离机构的气动外形方案,并确定了优化的气动外形设计参数值.考虑地面效应模拟的同时,在FD-06风洞中进行了缩比模型试验.结果表明,升阻力系数随着马赫数或运载器迎角的增大而增大,装置有上仰的趋势,迎角为0°时,阻力系数较小,各系数的变化也较小.

摘要：以航天运输为背景,研究了磁悬浮助推发射的磁悬浮、直线电机、空气动力影响和运载器分离发射等关键技术问题.通过磁悬浮系统比较,确定高温超导体EDS(E lectro-dynam ic Suspension)系统是适合的磁悬浮技术方案,在单元静、动态实验测试基础上,研究其基本静态悬浮导向性能和刚度、阻尼特性,并建立缩比研究试验平台以评估磁悬浮系统的综合性能.通过分析2种直线电机类型及优缺点,确定双边感应直线电机是适合磁悬浮发射系统的一种直线电机加速方式,并确定脉冲磁流体发电的能量供给方案.通过磁悬浮发射空气动力影响分析,优化设计磁悬浮发射装置气动外形和气动布局,得出其基本气动特性,并提出利于实现系统俯仰力矩平衡的气动翼控制方案.研究了运载器同时滑离导轨式定向器分离发射方案,并通过动静法计算分析得出运载器从定向器滑轨上成功分离所需具备的基本动力学参数.

摘要：为了满足低成本、高安全可靠的可重复使用航天运载器发展需要,磁悬浮助推发射技术以其高地面起飞速度,提供了一种可能的技术途径。设计和研究了一种永磁导轨与高温超导体作用形成的磁悬浮系统。通过建立磁悬浮单元准静态力测试系统,分析了块状高温超导体在永磁导轨上方不同位置作用的悬浮特性。然后建立高温超导磁悬浮缩比研究试验平台,其包括4个磁悬浮单元和7米双永磁导轨。通过测试和分析试验平台在不同场冷高度和载荷条件下的悬浮特性,得出低场冷高度有利于提高磁悬浮发射装置的横向稳定性。

摘要：由于传统提供附加磁场的液冷铜线圈存在体积大、质量大、电耗大等显著缺点,因此电流密度高、体积小、损耗低的高温超导(HTS)磁体在附加场磁等离子发动机(AF-MPDT)上的应用受到了广泛的关注。然而由于超导材料的临界特性,HTS磁体容易受到外部磁场的影响而发生失超。文章通过对MPDT放电回路的简化,采用仿真和试验的方法来分析简化回路通电时激发的磁场,并研究其对外围HTS磁体的影响程度。仿真结果表明,MPDT放电室内部磁场以周向磁场为主,且由于阳极壁面电流对内部磁场的屏蔽作用,使得外部几乎没有磁场分布。试验结果和仿真也取得了良好的一致性,因此在设计超导磁喷管时几乎可以不考虑来自MPDT放电室磁场的影响。该研究为HTS磁体在AF-MPDT上的应用提供了参考。

摘要：在工程应用上提供附加场的传统水冷铜线圈存在体积大、质量大、电耗高等显著缺点,因此体积小、质量小的高温超导磁线圈在附加场的磁等离子发动机(Applied-Field MagnetoPlasmaDynamic Thruster,AF-MPDT)中的应用受到了广泛关注。文章为满足0.2T的大孔径中心磁场需求,对内径160mm、高度30mm、材料为Bi-2333/Ag的三层双饼高温超导线圈进行了电磁特性试验研究。基于电输运法原理建立了高温超导线圈的临界电流测试系统,测量了不同层级和有无铁板情况下的线圈临界电流I_C。试验发现,不同层级的临界电流I_C最大有12%的差别,以中间层的I_C值最大;聚磁铁板对线圈电磁特性具有正面影响,最高能将I_C值提升42%。文章也开展了超导磁线圈电磁场仿真分析,研究了铁板尺寸和位置对线圈电磁特性的影响,得出了优化的聚磁铁板设计方案。

摘要：针对高温超导磁悬浮微小推力测量系统中超导体的冷却效果难以保证的问题,对超导体的冷却结构进行优化设计和试验,在对常规超导磁悬浮单元结构冷却过程温度场和涡流损耗的仿真分析的基础上,设计了预紧的双导热通路冷却结构。预紧的Al_2O_3陶瓷盖板、铜柱和冷头构成的双导热通路结构,提高了结构的冷却效率,显著降低了超导体冷却的平衡温度,并且超导体内部温度更加均匀;引入的Al_2O_3陶瓷和石墨垫片等非金属材料,在保证良好导热的同时,降低了冷却结构的涡流损耗,提高了测力结构的测量精度。仿真分析和试验验证表明,所设计结构可以使YBCO超导块在短时间内达到良好的冷却效果,并且稳定地维持在超导态,达到微小推力测量的需求。

摘要：可用于航天磁悬浮助推发射的超导电动磁悬浮系统的悬浮导向结构主要由橇载环形超导线圈和位于导轨两侧的"8"字形零磁通线圈构成,运用动态电路理论分别对环形超导线圈和"8"字形线圈进行了分析,构建了数学模型,模型包括了矩阵微分方程和三向电磁力学表达式。结合仿真计算结果,详细分析了基本动态单元模型中电感、电流以及三向电磁力的特性,研究了单个及多个超导线圈掠过导轨时悬浮力的水平和特性。在此基础上,结合航天运载器发射参数,分析了系统各个参数的变化,设计了磁悬浮助推发射系统中悬浮导向系统的初步方案。