检索结果-南通市图书馆

作者：李红哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

高超声速飞行器具有超高速和高机动的远程精确打击能力,已受到世界各航天大国的高度重视,其必将引发未来军事战略科学和战争概念模式的革命。临近空间高超声速飞行器在飞行过程中将遭受严苛的气动加热载荷,故需要在其外表面铺设热防护... 详细信息

高超声速飞行器具有超高速和高机动的远程精确打击能力,已受到世界各航天大国的高度重视,其必将引发未来军事战略科学和战争概念模式的革命。临近空间高超声速飞行器在飞行过程中将遭受严苛的气动加热载荷,故需要在其外表面铺设热防护结构以阻滞热流进入机体结构内部。金属热防护系统MTPS（Metal Thermal Protection System）被视为目前最有发展前景的热防护系统,其具有大尺寸、可重复使用、全寿命周期成本低的突出优势,是高超声速飞行器次高温区（1000℃以下）大面积被动防热的首选防热系统。金属热防护系统主要由高温合金蜂窝夹芯面板、综合隔热结构和包覆及连接支架结构构成。对于未来高超声速巡航飞行器等承受热载更高时间更长的飞行器,目前的金属热防护系统的热防护能力还有较大的不足,故本文的研究工作主要是针对现有金属热防护结构,引入相变材料以期改进其热性能,并利用有限元软件分析改进后的金属基热防护系统的温度场、应力场和位移场,从而为新型金属热防护结构的设计提供一定的理论基础。首先,根据金属基热防护系统的使用环境,综合考虑相变材料的热性能即低热传导率、高热容率和相变温度等因素,选择两种典型相变材料——过共晶硅铝合金和三元硝酸熔盐,改善其防隔热性能。针对充填不同相变材料的热防护结构,建立相关的有限元计算模型,分析不同结构构型的改进热防护结构的温度场分布。分析结果显示,充填低温相变材料的热防护结构,其热防护性能得到明显的提升,而高温相变材料的改进效果则不明显。此外,基于相变材料在热载环境下发生完全发生相变的理想假设,研究表明,相变材料所在空间位置的热通量越低,热防护结构的防护性能越好。基于优化所得的最优热防护结构形式,探讨了其连接件及板间缝隙热通道问题。结合连接件的功能要求及热防护系统的发展趋势,选定了Z字形盒式连接支架进行连接件的热通道分析,建立了其局部校核模型,计算了不同Z形偏角、考虑板间缝隙内部辐射或板间缝隙填充隔热毡等情况下的温度场。结果表明：由于板间缝隙热路径短,其造成的热短路现象比连接件结构的热短路现象要严重的多,板间缝隙热短路问题最严重的是MTPS拼接边角区域。虽然改进后的MTPS热短路问题对比于传统的MTPS虽然有较大程度的缓解,但是温度依然大幅高于其它区域,所以在设计MTPS结构的时候仍要对其进行重点关注。还讨论了通过改变侧板与连接件的结构和布置形式及依靠承力式相变材料包覆结构进一步减缓热通道问题的可能性。最后,建立了金属基热防护整体结构的1/4模型,采用间接耦合法,应用X-33的再入飞行热载条件,研究了经相变材料改进后的金属热防护结构在热力耦合作用下的温度场、应力场和位移场。计算过程对相变材料的封装及包覆形式而产生的力学结构问题进行了一定的理想假设。温度场结果显示,MTPS结构拼接角处的热短路现象在连接件热通道的影响下有了一定幅度的上升,且MTPS面板的整体尺寸直接关系到改进后MTPS的整体热性能。在热力耦合作用下,其最大变形出现在拼装搭接处,并受板间缝隙的尺寸及MTPS整体尺寸的共同影响。蜂窝上面板的受力情况与连接件与蜂窝面板的钎焊形状有直接关系。热力耦合下的最大应力值发生在连接件的偏角位置,最大应力值小于结构最高温度下高温合金的屈曲强度,说明该MTPS具有足够强度和刚度满足其使用环境的要求。

关键词：金属热防护系统相变材料热力耦合超高声速飞行器临近空间

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高速飞行等离子体包覆目标的天线辐射性能分析

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空天技术 2023年第1期2023卷 107-114+149页

作者：张跃刘金钢靳永立黄晓伟盛新庆北京理工大学集成电路与电子学院射频技术与软件研究所

临近空间高速飞行器的等离子体鞘套具有非均匀、负介电常数和电大尺寸等特点,给现有的电磁数值模拟方法带来了严峻挑战。利用混合有限元-边界元-多层快速多极子算法(FE-BIMLFMA,合元极),对高速飞行等离子体包覆目标的天线辐射性能进行... 详细信息

临近空间高速飞行器的等离子体鞘套具有非均匀、负介电常数和电大尺寸等特点,给现有的电磁数值模拟方法带来了严峻挑战。利用混合有限元-边界元-多层快速多极子算法(FE-BIMLFMA,合元极),对高速飞行等离子体包覆目标的天线辐射性能进行了全波数值仿真。针对非均匀特征和由于磁化导致的各向异性,推导了介电常数为张量形式下的合元极公式,并对系统矩阵进行了预处理以加速迭代。针对不同高度、速度下的等离子体包覆球头锥和天线一体化模型,计算了不同频率、天线位置的辐射方向图,数据表明:增大天线工作频率、将天线部署于电子密度较小的飞行器尾部均可降低等离子体对天线性能的影响;通过添加静态强磁场,可以改善天线在高电子密度分布区的辐射性能;部分计算状态还可以观察到辐射增强、方向图反转、偏移等现象,可以为高速飞行器天线设计、中继通信等研究提供数据支撑。

关键词：超高声速飞行器等离子体电磁计算合元极天线辐射

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临近空间目标探测分析

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现代雷达 2011年第6期33卷 13-15,19页

作者：张国华空军驻合肥地区军代室合肥237010

2010年美国在临近空间高超声速平台和武器研究领域获得了"里程碑"式的发展,高超声速飞行器具有突出的快速反应能力,使得"全球到达,全球作战"的作战理念成为可能。临近空间目标的出现对雷达预警探测系统的预警能力提出了挑战。文中在分... 详细信息

2010年美国在临近空间高超声速平台和武器研究领域获得了"里程碑"式的发展,高超声速飞行器具有突出的快速反应能力,使得"全球到达,全球作战"的作战理念成为可能。临近空间目标的出现对雷达预警探测系统的预警能力提出了挑战。文中在分析临近空间目标特征的基础上,研究了对临近空间目标预警探测的难点。

关键词：临近空间目标探测超高声速飞行器 X-37B空天飞机

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复杂目标电磁散射特性有限元边界积分方法分析

复杂目标电磁散射特性有限元边界积分方法分析

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作者：倪朝旭南京理工大学

学位级别：硕士

计算电磁学经过数十年的发展,已经逐渐趋向于成熟。针对三维复杂目标数值问题,国内外学者已经提出了多种方法,传统的例如矩量法、有限元方法,以及后来的有限元边界积分方法、体面积分方法等。为了快速高效地解决数值分析问题,学者们还... 详细信息

计算电磁学经过数十年的发展,已经逐渐趋向于成熟。针对三维复杂目标数值问题,国内外学者已经提出了多种方法,传统的例如矩量法、有限元方法,以及后来的有限元边界积分方法、体面积分方法等。为了快速高效地解决数值分析问题,学者们还提出了许多加速类方法,比如应用比较成熟的多层快速多极子方法、低秩矩阵压缩类方法以及近来的射线多极子方法和快速远场近似方法等。随着计算机的发展,许多以前无法解决的问题得到了很好的解决,但即便如此,三维电大尺寸目标的数值计算在单个计算机上很难完成。为此,学者们将并行技术运用到了数值计算中。本文首先将并行技术运用到了有限元边界积分方法中,用于解决三维电大尺寸复杂目标的数值分析问题。并且,我们将三角形单元和四面体单元新型高阶叠层基函数使用到高阶有限元边界积分方法中来。通过数值分析可以看出,高阶有限元边界积分比低阶有限元边界积分更有优势。其次,我们用有限元边界积分方法分析复杂媒质的电磁散射特性,我们不仅分析了各向异性媒质的电磁散射特性,还分析了双各向同性复杂媒质的电磁散射特性,通过和文献对比,可以看出有限元边界积分方法在分析复杂媒质时的正确性。最后,我们将有限元边界积分方法使用到实际工程运用中。我们分析临近空间超高声速飞行器的电磁散射特性。飞行器在高速飞行时,在其自身表面会产生一层薄薄的等离子体,我们将等离体等效成介质,对其散射特性进行分析。

关键词：有限元边界积分复杂媒质并行技术超高声速飞行器

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