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矢量喷管关键件的自动柔性化及偏转效率仿真开发

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矢量喷管关键件的自动柔性化及偏转效率仿真开发

作者：徐子豪北京理工大学

学位级别：硕士

轴对称推力矢量喷管因其具有功能全、重量轻、难度小、灵活性大、隐身性能好、易改装等优点,目前被我国大多数现役战斗机采用。本文实现了矢量喷管关键件拓扑关系不变条件下的结构参数化表述,并使用Tcl/Tk脚本语言和HyperMesh宏命令进... 详细信息

轴对称推力矢量喷管因其具有功能全、重量轻、难度小、灵活性大、隐身性能好、易改装等优点,目前被我国大多数现役战斗机采用。本文实现了矢量喷管关键件拓扑关系不变条件下的结构参数化表述,并使用Tcl/Tk脚本语言和HyperMesh宏命令进行二次开发,完成了关键件的自动网格划分和自动柔性化工作;开发了一种柔性线线高副约束模型,用于构建A8滚子与柔性收敛骨架之间复杂刚柔接触建模的简化模型,在确保计算稳定性、计算精度的前提下,极大程度地提升了仿真效率,使得采用刚柔耦合模型大范围预测AVEN的偏转效率成为可能;将关键件的自动柔性化代码、柔性线线高副约束模型的自动生成代码集成到了轴对称矢量喷管刚柔耦合多体动力学自动建模平台,完善了平台的建模流程,简化了所构建的仿真模型;仿真计算了矢量喷管不同相位角的偏转效率,详细分析了影响偏转效率的因素;量化分析了各关键承载件的柔性对矢量喷管偏转效率的影响,最终得出:A9环的柔性是偏转效率的主要影响因素,为后续的简化建模和快速性能仿真提供了重要的依据。

关键词：矢量喷管 HyperMesh二次开发自动柔性化自动建模偏转效率柔性线柔性线线高副

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eXTP聚焦镜电子偏转器仿真分析与设计

物理学报 2025年

作者：郑人洲强鹏飞杨彦佶闫永清李悦盛立志陈勇中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室

X射线聚焦望远镜是进行空间X射线观测的核心设备，为保证其观测结果的准确性，需要对进入聚焦镜的低能电子进行有效的偏转，达到降低本底噪声的目的。本文针对增强型X射线时变与偏振空间天文台（enhanced X-ray Timing and Polarimetry ... 详细信息

X射线聚焦望远镜是进行空间X射线观测的核心设备，为保证其观测结果的准确性，需要对进入聚焦镜的低能电子进行有效的偏转，达到降低本底噪声的目的。本文针对增强型X射线时变与偏振空间天文台（enhanced X-ray Timing and Polarimetry Mission，eXTP）聚焦镜电子偏转器研制工作，满足聚焦镜光学系统对于低能电子的偏转需求，兼顾轻量化、电子偏转能力以及电磁兼容性能等问题，采用有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立了电子偏转器及聚焦镜镜片的全物理仿真模型，分析了磁感应强度分布、电子偏转轨迹以及磁场对聚焦镜镜片的影响，完成了电子偏转器电磁参数设计。模拟结果表明，电子偏转器周围空间中磁感应强度沿半径方向减小，两根辐条正中间磁感应强度最大值可达0.027 T。在磁感应强度平面及纵向分布中，当半径大于280 mm或纵向距离大于60 mm时，磁感应强度小于5×10-5T （0.5Gs），满足电磁兼容性能设计要求。当入射角≤10°时，电子偏转效率随电子能量和入射角增大而减小，50 keV能量以下电子偏转效率可达100%，满足电子偏转设计要求。聚焦镜镜片底端距离电子偏转器130 mm时，聚焦镜镜片在磁场的作用下，应力大小仅10-3N/m2量级，形变大小仅10-5nm量级，表明磁场不会对聚焦镜的光学性能产生影响。这些结果为eXTP聚焦镜电子偏转器的研制工作提供了重要参考。

关键词：聚焦镜电子偏转器磁场偏转效率形变

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喷管面积比对推力矢量发动机特性的影响

航空动力学报 2021年第7期36卷 1426-1433页

作者：白伟高为民任智博金海康忱中国航空发动机集团有限公司沈阳发动机研究所沈阳110015

针对矢量喷管出口面积独立无极可调控制的特点,采用数值仿真分析了偏转状态喷管面积比对矢量特性的影响机理,通过整机地面台架和高空台专项试验,获取了不同喷管面积比下推力性能、偏转推力损失、偏转效率、发动机匹配特性等数据。结果表... 详细信息

针对矢量喷管出口面积独立无极可调控制的特点,采用数值仿真分析了偏转状态喷管面积比对矢量特性的影响机理,通过整机地面台架和高空台专项试验,获取了不同喷管面积比下推力性能、偏转推力损失、偏转效率、发动机匹配特性等数据。结果表明:非偏转状态发动机产生最大推力的喷管面积比小于气流完全膨胀对应的理论喷管面积比。发动机偏转推力损失随几何矢量角增加而增大,喷管面积比对偏转推力损失影响较小。地面台架状态相同几何矢量角下,矢量偏转效率随着喷管面积比的增大而降低,当喷管面积比达到一定值时,会出现气流分离使偏转效率进一步降低。在相同几何矢量角下,随着喷管面积比的增大,发动机节流状态转差减小,风扇工作线下移,靠近非偏转状态工作线,风扇裕度增加,工程应用中偏转状态的扩稳措施应考虑与喷管面积比的关联。

关键词：推力矢量工作特性喷管面积比整机试验偏转推力损失偏转效率共同工作

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喷管偏转对航空发动机特性影响的试验

航空动力学报 2016年第5期31卷 1212-1218页

作者：李建榕白伟北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所沈阳110015

通过整机地面试验的方法,对喷管偏转后发动机不同工作状态下各参数的分析,获得了矢量偏转时发动机推力损失、偏转效率、发动机工作特性变化等数据.试验结果表明:在相同高压转速下,随着几何矢量角的增大,发动机的推力损失增大,偏转效率... 详细信息

通过整机地面试验的方法,对喷管偏转后发动机不同工作状态下各参数的分析,获得了矢量偏转时发动机推力损失、偏转效率、发动机工作特性变化等数据.试验结果表明:在相同高压转速下,随着几何矢量角的增大,发动机的推力损失增大,偏转效率先增大后减小;在相同几何矢量角下,随着转速的增加,发动机推力损失经历由增大到减小的过程,矢量喷管的偏转效率增大,但偏转效率均小于1;节流状态时发动机转速差随着几何矢量角的增大而增大,中间状态时发动机转速差不受几何矢量角的影响;发动机节流状态时的矢量偏转使风扇工作线上移,风扇裕度减小,工程应用中需考虑扩稳措施.

关键词：工作特性矢量喷管航空发动机地面试验推力损失偏转效率转速差

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平面波导偏转光栅特性分析

光学学报 1987年第5期7卷 430-437页

作者：刘永智成都电讯工程学院光电子技术系

本文借助由偏转波耦合方程得出的偏转系数R就平面波导偏转光栅的角度特性以及频率特性进行了讨论。分析表明,偏转光栅的这些特性主要决定于入射波与偏转波间耦合系数|K|与光栅长度L的乘积|K|L,而不单独依赖于|K|或L。

关键词：集成光学平面光波导偏转光栅偏转效率耦合模

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基于蝙蝠算法的液晶光学相控阵波束优化

激光与光电子学进展 2018年第8期55卷 432-436页

作者：黄志伟王春阳彭丽华史红伟牛启凤长春理工大学电子信息工程学院吉林长春130022

为了解决液晶光学相控阵实际偏转效率远低于理论水平的问题,分别从迭代次数和衍射效率两个方面,将蝙蝠算法与粒子群算法进行了对比。仿真结果表明,蝙蝠算法的优化效果良好,迭代速度快于粒子群算法的,且在相控阵的波束优化方面具有良好... 详细信息

为了解决液晶光学相控阵实际偏转效率远低于理论水平的问题,分别从迭代次数和衍射效率两个方面,将蝙蝠算法与粒子群算法进行了对比。仿真结果表明,蝙蝠算法的优化效果良好,迭代速度快于粒子群算法的,且在相控阵的波束优化方面具有良好的应用前景。

关键词：光学器件液晶相控阵蝙蝠算法偏转效率波束优化

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基于DMD的高效快速的激光偏转的实现

光电子技术 2013年第3期33卷 164-167页

作者：杨晶韩小纯康宁王元庆南京大学电子科学与工程学院南京210046

采用TI公司研发的DMD器件,利用DMD器件的优良特性,克服传统光束偏转的缺陷,实现激光束快速的大角度偏转的非投影功能。同时,利用Virtex5系列的XC5VLX50芯片实现激光脉冲与DMD内部微镜阵列翻转的高精度的同步控制,使得经过DMD器件的光束... 详细信息

采用TI公司研发的DMD器件,利用DMD器件的优良特性,克服传统光束偏转的缺陷,实现激光束快速的大角度偏转的非投影功能。同时,利用Virtex5系列的XC5VLX50芯片实现激光脉冲与DMD内部微镜阵列翻转的高精度的同步控制,使得经过DMD器件的光束偏转效率可以达到很高,大幅度提高激光脉冲能量的利用率。

关键词： DMD器件快速偏转同步控制偏转效率

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基于液晶偏振光栅的大角度光束偏转技术研究

基于液晶偏振光栅的大角度光束偏转技术研究

作者：王丽娜长春理工大学

学位级别：硕士

目前的激光雷达系统,通常采用机械光束偏转技术,它能够实现大视场、高功率光束扫描。但存在体积庞大、系统复杂、扫描速度慢、不可随机指向等缺点。近年来,随着微光学器件基础研究的不断发展和制备工艺的日益精进,以液晶相控阵为代表的... 详细信息

目前的激光雷达系统,通常采用机械光束偏转技术,它能够实现大视场、高功率光束扫描。但存在体积庞大、系统复杂、扫描速度慢、不可随机指向等缺点。近年来,随着微光学器件基础研究的不断发展和制备工艺的日益精进,以液晶相控阵为代表的非机械式光束偏转技术成为光束控制领域的研究热点。但由于液晶相控阵器件存在光学回程区,其偏转范围和效率都受到限制。而液晶偏振光栅是一种超薄的衍射光学元件,在理想情况下可以达到近100%的衍射效率且最大偏转角也达到了实用水平。为此本文开展了基于液晶偏振光栅的大角度光束偏转技术研究,主要研究内容如下:（1）基于光传输矩阵理论,系统研究液晶偏振光栅的结构对衍射特性的影响机制。并利用时域有限差分工具对液晶偏振光栅的光束偏转原理进行了仿真模拟,结果表明,时域有限差分仿真与方程的解析表达式结果有良好的一致性。理想情况下单级次衍射效率可达到99.6%。其次对单片液晶偏振光栅进行测试并验证光束偏转性能。结果表明0级光无法消除,通过给液晶偏振光栅施加2V电压,0级光完全消除,进而很大程度上提高了±1级的衍射效率,衍射效率基本稳定在95%左右。（2）针对单片液晶偏振光栅很难实现多角度及大视场的光束偏转的问题,设计将多个液晶偏振光栅级联,介绍了两种液晶偏振光栅的级联方式。理论对比分析改进的粗偏模块设计比二进制粗偏模块设计的透过率高3.71%。针对液晶偏转光栅的级联需要多路驱动电压的问题,本文设计了一种基于MCU的多路液晶可编程控制器,同时控制多路不同周期的液晶偏振光栅,实现对光束偏转角度的灵活控制。并对控制器的功能进行了验证。（3）搭建液晶偏振光栅大角度光束偏转实验平台,针对光通过级联液晶偏振光栅的有效区域的同一位置衍射效率降低的问题,利用改进的粗偏模块设计构建光束偏转实验装置,通过控制器施加不同驱动电压来测量光斑能量,得到衍射效率随电压的变化关系曲线,实验结果表明,当电压在2-2.5V范围内时,衍射效率达到最高。最后利用实验测得的精确电压值,在1064nm波长下实现了角度分辨率为1°、视场为12°、系统偏转效率为70%以上的一维光束扫描。本论文的研究为国内基于液晶偏振光栅的大角度光束偏转系统的实用化进程奠定了基础。

关键词：非机械光束偏转技术级联液晶偏振光栅驱动模式偏转效率

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日柱现象探讨及演示

吉林化工学院学报 2019年第1期36卷 75-78页

作者：盛开洋林基哲洪优陈若辉北华大学物理学院吉林吉林132013

由日柱的特征推断出理想冰晶的几何特征和特性,根据透明材料的光学特性设计出仿制理想冰晶,利用仿制冰晶,在光源和人造雾气辅助下再现日柱现象.

关键词：日柱的特征理想冰晶偏转效率仿制冰晶