摘要：为了实现轻质化、低成本、精细化防热设计,提出基于烧蚀机理的涂层类防热结构精细化设计方法,使用烧蚀机理初步计算出涂层烧蚀碳层厚度,从而建立烧蚀精细化热仿真计算模型,并计算得到较为准确的防隔热仿真结果,该方法的应用可为舱段涂层防热方案论证提供科学有效的理论分析手段,指导防热方案设计,并达到降低设计成本、缩短研制周期的目的。

摘要：变流量固体冲压发动机工作过程中,常采用控制燃气发生器压强的方式调节燃气生成量,在跟踪变化压强指令过程中,流量会产生明显的负调现象,严重影响发动机系统的安全性和可靠性。为解决这一问题,以具有高度非线性、强时变特性的燃气发生器系统为对象,构建了基于粒子群算法的流量调节自适应PI控制器,并给出一种利用自适应微分跟踪器对期望控制指令进行“整形”的负调改善算法。首先,结合负调发生、终止判据,综合考量系统流量安全裕度,负调发生方向,构建了适配于动态负调约束的自适应跟踪微分器(TD),克服了传统跟踪微分器在负调抑制过程中控制精度不高,指向性不强等缺陷;进一步,开展了多工况下的负调抑制算法仿真校验。结果表明:所设计自适应控制算法具备良好的燃气流量控制能力,可实现在基本不改变响应时间情况下,将最大负调量削减56.6%的控制效果,展现出良好的工程应用前景。

摘要：载人登月转移轨道具有飞行时间长,动力学模型复杂,非线性强且变系数的特点,而载人登月工程对转移轨道可靠性要求极高,研究地月转移轨道偏差传播机理和轨道稳健性设计不仅具有工程意义,更具有探索地月空间复杂引力场对轨道偏差作用的科学意义.本文首先分析了日地月中心引力和地球J2项摄动等主要作用力对转移轨道偏差的作用范围与影响大小,其次提出了一种基于标称轨道数据的变系数非线性动力学系统偏差传播机理解析分析方法,最后构建了基于偏差传播矩阵的转移轨道稳健性评价指标,并基于NSGA-II(Nondominated Sorting Genetic Algorithms)算法求解了载人登月转移轨道稳健性优化设计问题.仿真结果表明,本文提出的偏差传播机理分析方法能快速准确地求解出载人登月转移轨道偏差传播矩阵,利用偏差传播矩阵进行协方差分析和中途修正脉冲计算是简单准确的,考虑稳健性的转移轨道优化设计可以提高标称轨道品质.

摘要：仿真技术的进步推动了实时系统(如核反应堆、军事战场和fly-by-wire系统)的深入研究.用仿真方法解决实时问题,必须首先给出实时系统描述模型.TGM(task graph model)模型是实时系统描述模型之一,其模型最重要的成员是实时任务.使用量化仿真方法定义了实时任务的4种参数,并细分任务为子任务.此方法更易描述实时应用系统,更易构造TGM的执行模型,其层次化的结构更容易进行研究和软件实现.TGM模型及其任务设计已成功地应用于分布式三星实时侦察仿真系统.

摘要：以浮球式惯导平台的悬浮稳定为研究对象,全面分析了平台的干扰特性,建立了液浮支撑模型,推导了在受扰条件下稳定部件的六自由度运动方程.针对外部环境、流场阻力、模型参数不确定、未建模动态和测量噪声等干扰问题,设计了基于高增益扩张观测器的滑模控制器.数值仿真表明,液浮稳定结构可以有效隔离外界干扰的影响,提高平台的抗干扰能力;所提出的控制方法可以有效抑制系统的抖振,实现平台的高精度快速稳定控制.与前期的研究相比,控制器的动态响应和稳定性能提升了50%.

摘要：针对高超声速飞行器高速俯冲飞行段制导控制系统设计问题,建立了俯冲飞行段制导控制一体化低阶设计模型,提出了一种新颖的六自由度(6DoF)制导控制系统设计方法。基于目标-飞行器三维空间相对运动模型和坐标系转移关系建立了三维全耦合俯冲相对运动模型,推导得到了飞行器加速度在弹道坐标系三轴的分量与飞行器三通道角速率间的解析模型,进而结合飞行器绕质心动力学模型建立了以气动舵偏角为控制输入的俯冲飞行段制导控制一体化低阶设计模型。该制导控制一体化低阶设计模型降低了俯冲飞行段制导控制系统的模型阶数,减少了六自由度制导控制系统的设计参数,省略了传统设计方法中根据期望过载反求气动欧拉角的过程;同时利用解析模型替代了传统方法中姿态控制环路的跟踪控制过程,简化了制导控制系统的设计流程,为制导控制一体化设计提供了一种新的分析思路。数值仿真结果验证了本文提出的制导控制一体化设计方法的有效性和鲁棒性。

摘要：高超声速后台阶流动是大气层内高速飞行器发动机设计、表面热防护以及高超声速拦截器红外成像窗口气动光学效应校正等诸多先进高超声速技术研发过程中所涉及的一类基础流动问题.研究高超声速后台阶流动特性对有效提升飞行器综合性能,进一步掌握高超声速流动机理具有重大基础意义.本文以二维高超声速后台阶流动为研究对象,在KD-01高超声速激波风洞中测量了二维后台阶模型表面传热系数和表面静压,并将实测台阶下游表面传热系数分布同采用高超声速边界层理论所得估计值进行了比较.为进一步验证实验结果,使用NPLS技术测量了其中一种实验状态下台阶周围流动结构.研究发现,对于二维高超声速后台阶流动,台阶下游表面传热分布受台阶处边界层外缘流动特性的直接影响;在台阶下游分离区和再附区内,气体黏性占主导作用;在台阶下游远场区域,边界层流动特性趋同于平板边界层;下游边界层基本结构取决于台阶处边界层相对厚度.对高超声速后台阶流动,若使用数值模拟方法研究气动热问题,应当使用湍流模型.

摘要：针对高超声速飞行器俯冲飞行段制导与姿态控制问题,建立基于飞行器加速度分量的三通道角速率解算模型,提出一种新颖的制导控制系统设计方法。建立高超声速飞行器俯冲段六自由度(6DOF)质心和绕质心动力学与运动模型,以目标-飞行器三维(3D)空间相对运动模型为基础,利用终端滑模控制方法和零化视线(LOS)角速率原理得到飞行器期望过载进而解算对应的俯仰、偏航和滚转角速率指令;姿控系统基于滑模控制理论完成该三通道角速率指令的跟踪并生成飞行器舵偏指令;该方法以解析模型替代传统姿控系统设计中欧拉角指令的跟踪回路,可有效降低制导与姿控系统阶数并减少控制系统设计参数,同时省略了根据气动系数反求欧拉角指令的过程;仿真结果显示,该方法能保证高超声速飞行器(GHV)精确命中地面固定目标,且俯冲飞行过程中各项状态变量均稳定可控。

摘要：由于恒星具有很高的姿态精度,使得观星标定成为星敏感器相机参数标定中不可缺少的一种方法.针对高阶非线性畸变情况下的星敏感器相机参数标定问题进行研究,基于星间距的不变性建立了一个两步标定模型.设计了一个紧致的递归均值滤波器来进行参数估计,该滤波器可以在不显著增加计算量的情况下提高参数估计的精度.实验结果表明,相比已有方法,所提出的方法能够实现更高精度的星敏感器相机标定.

摘要：3D非结构化网格格心格式数据是近年流场数值模拟结果的常见形式,目前的可视化方法无法直接绘制此类数据,通常采用外推技术将其转换为格点格式数据后再进行绘制,导致数据精度损失,严重影响绘制质量.在多遍光线投射算法框架下,设计一种非结构化网格格心格式数据直接采样计算方法(避免外推),使采样过程中的所有计算任务基于原始数据完成,以提高采样计算精度.具体为:设计了基于胞心值和单元梯度的采样点流场数据重构方法;采用基于面通量的格林公式计算单元梯度;考虑流场中物理量的相互关联,首次在流场可视化中引入Roe平均方法,用相邻单元胞心值构造面通量.分析和实验表明,该方法能明显提高采样计算精度,产生高质量的体绘制图像,使用户更准确地洞察和分析流场特性.