摘要：平流层飞艇巡航高度距地面25 km左右,由于空气温度和密度的不同,螺旋桨提供的推力与地面试验可能存在较大的差异。为飞艇螺旋桨设计了测力系统,实时测量飞行中螺旋桨受到的力和力矩,用于飞艇的气动参数辨识。测力系统主要包括管式二分量应变天平和数据采集系统。天平尺寸根据飞艇的螺旋桨结构设计,尽量降低了其对飞艇本身的干扰,并采用序列二次规划方法对天平进行优化,提升轴向力信号输出。数据采集系统用于传递天平采集的载荷,同时内含多种传感器以修正天平信号。对测力系统进行了包含温度、气压、轴向加速度、倾角、振动等影响因素下的校准和地面模拟试验,保证了系统测量的准确性和可靠性。飞艇螺旋桨测力系统的飞行试验数据结果表明,其准确度、一致性和可靠性好,可以满足测量需要。

摘要：本文采用基于热解层模型的烧蚀热响应计算方法,对轻质防热材料的烧蚀机理进行分析,预测了防热材料在火星气动热环境下的烧蚀、热解及传热特性.开展地面风洞试验设计,获取了多状态下的防热材料烧蚀数据.通过与地面试验数据的比对分析,对烧蚀传热计算模型中的不确定性参数进行了修正,最终确定了气动热防护系统的设计状态.飞行任务表明,天问一号火星探测器气动热防护系统设计正确、裕度合理,有力地保障了我国首次火星探测任务的圆满成功.

摘要：采用虚拟模型进行了子母弹头罩、开盖、侧向子弹三级综合分离过程的三维数值模拟。分析了多级分离过程中的一些共性问题和特性问题,对分离初期子弹、母弹、整流罩、外层挡板多体相互运动、流场相互干扰进行数值仿真。综合多级分离过程中可能出现的问题,设计了三级分离方案,重点对分离姿态、各子级初始分离速度以及挡板气动干扰3个影响因素展开研究。结果表明,较大的分离姿态角不利于抛撒后子弹的稳定飞行,合适的初始分离速度以及挡板的存在可对分离稳定性实现优化。合理控制分离姿态、各子级初始分离速度以及挡板的影响,可以实现设计模型的三级安全分离。

摘要：针对火星探测器进入飞行弹道的高马赫数、化学非平衡效应和低动压等特点,提出了一种基于火星进入大气数据系统/惯性测量单元(MEADS/IMU)耦合的测量方法,实现海拔60 km以下区域的火星大气数据测量。利用自主研发CACFD软件平台的化学非平衡模型/完全气体模型计算获得探测器宽速域飞行流场的表面压力点数据,建立了基于BP神经网络的MEADS算法模型。在高马赫数段(Ma>12)利用IMU测量获得的马赫数作为输入条件,结合MEADS算法测量获得总压、动压、静压、攻角和侧滑角等飞行大气参数,成功克服了马赫数无关性对MEADS系统测量的影响。在低马赫数段(Ma≤12),直接应用MEADS算法测量静压、马赫数、攻角和侧滑角。测试结果表明在MEADS系统测压单元误差≤7 Pa的条件:总压测量误差≤14 Pa(1.5%),攻角测量误差≤0.9°,侧滑角测量误差≤0.9°,动压测量误差≤10 Pa(1.5%),静压测量误差≤7 Pa(3%),马赫数测量误差≤0.1。飞行试验数据得出:MEADS测量与IMU测量马赫数、攻角和侧滑角等结果基本一致。

摘要：考虑不确定因素的稳健优化设计在飞行器气动外形设计选型中至关重要。针对环境扰动下稳健优化的研究较多,而对几何不确定性的关注则相对较少。为量化几何不确定性,采用主成分分析(PCA)方法,对RAE2822翼型的参数化过程进行了研究,并揭示了翼型的主要几何变形模态。采用敏感度分析方法,指出厚度变形模态、弯度变形模态及上翼面最大厚度位置的轴向位移模态是主要影响模态,并将其作为扰动模态进行稳健优化研究。结果表明:不考虑扰动的确定优化翼型的升力变化更加剧烈,标准差增大近200%;考虑几何扰动的优化翼型稳健性更高,在平均性能提升的同时,无论是升力还是阻力的变化都比原始RAE2822翼型更小。

摘要：运载火箭在研制初期会根据卫星的包络需求提出整流罩的包络尺寸,进而提出火箭的初步构型设计。为了预示火箭设计构型的抖振风险,需针对火箭具体的外形尺寸、箭体频率、刚度数据开展跨声速抖振试验研究的相关工作。采用全弹性模型的抖振试验技术,以某型火箭3种5 m级直径整流罩构型为研究目标,通过开展2个方向的抖振试验,采用特征系统实现算法,评估3种火箭构型的抖振风险。研究结果表明:5.2 m直径整流罩+3.35 m直径三级构型一阶弹性模型对来流的响应时间短、响应幅值低,一阶和二阶弹性模型的气动阻尼值均大于零,可作为中国未来中型运载火箭大直径整流罩构型的外形设计方案。

摘要：我国的航空航天装备发展已经进入了自主创新的崭新阶段,新一代飞行器气动设计的探索创新、优化定型需要高水平的风洞试验能力作为支撑。先进飞行器研制需要快速获取正确的气动外形关键数据,其高性能、高精度的发展趋势对风洞试验的数量和质量提出了更高要求。传统风洞试验方案设计和数据分析模式已经越来越不能满足需求,亟待有所突破。本文以飞行器地面试验分析为背景,应用支持向量机模型对试验数据进行建模分析,发展风洞试验方案优化设计方法和试验数据智能分析方法,探索气动数据与飞行器几何参数之间新的内在关联,构建风洞试验辅助设计和分析系统,提高风洞试验效率和试验数据的正确率,为先进飞行器气动设计提供技术支撑。

摘要：针对临近空间大气环境微量气动力风洞试验准确测量需求,研制了微量天平测力系统,实现了微量天平的结构设计和静态校准。采用钝锥简单外形进行试验验证,并对三角翼升力体复杂外形做了探索,结果表明:钝锥外形验证试验中,3次试验时天平各载荷单元的气动数据重复性精度均优于4.8%;探索试验中,三角翼升力体外形采用该风洞目前能达到最低密度状态,试验结果表明:该微量测力天平在极限状态下表现较好。在此基础上,利用数值计算方法对上述外形进行模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比,表明数值计算得到的钝锥和三角翼升力体的气动力均与微量天平测力结果吻合较好;对于简单钝锥外形,在其试验条件下,钝锥表面压阻远高于摩阻;对于三角翼升力体外形,其试验条件下环境大气更加稀薄,三角翼表面摩阻占比与压阻相当。

摘要：湍流转捩是影响飞行器热环境的重要因素,本文针对火星进入器进入过程中面临的边界层转捩问题,建立了基于转捩准则的光滑/粗糙壁面火星大气边界层转捩预测方法,分析了气体模型以及壁面温度约束对边界层特征参数及进入器转捩特性的影响,给出了一个典型火星进入器外形在光滑壁面及粗糙壁面条件下的转捩特性.研究结果表明,二氧化碳的离解反应及其热力学非平衡效应会导致动量损失厚度雷诺数及基于粗糙高度的雷诺数的增加,辐射平衡壁条件下的相应参数也会大于冷壁条件,导致流动更趋向于转捩,因此在实际分析过程中应该选择热化学非平衡模型和辐射壁面温度约束,才能更准确地分析火星进入器转捩特性.

摘要：在关键点周围进行流线可视化时,流场特征复杂多样以及流线之间可能存在共点或对称性等情况,可能导致常规的基于几何或相似性的筛选方法失效.为此,提出了基于数据驱动思想的关键点周围的流线筛选方法MvCcp,它是基于多视图聚类算法的流线筛选方法,通过对流场进行不同粒度的体素化,生成流线的位置视图和基于距离场直方图的特征视图数据,并通过多视图聚类算法进行流线筛选.针对HalfCylinder等6个典型的关键点周围的三维流场,与其他3种典型的流线筛选方法进行了定性可视化比较,并基于MSE,PSNR,SSIM,AAD等定量指标进行对比实验表明,MvCcp在所有实验中具有更出色和更稳定的表现.