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大推力液氧煤油补燃发动机分级起动仿真分析

航空动力学报 2024年第8期39卷 154-162页

作者：张睿文李斌王丹张晓光中国航天科技集团有限公司西安航天动力研究所西安710100 中国航天科技集团有限公司航天推进技术研究院西安710100

分级起动是提高大推力液氧煤油补燃发动机起动品质和发射可靠性的重要措施。通过系统动力学仿真,分析了发动机分级起动特性。采用Modelica语言开发了通用模块化液体动力系统动态特性仿真模型库(Tulips)。基于模型库,自底向上逐层构建和... 详细信息

分级起动是提高大推力液氧煤油补燃发动机起动品质和发射可靠性的重要措施。通过系统动力学仿真,分析了发动机分级起动特性。采用Modelica语言开发了通用模块化液体动力系统动态特性仿真模型库(Tulips)。基于模型库,自底向上逐层构建和验证了发动机系统仿真模型。仿真结果表明:初级工况设置在推力高于额定值40%时起动品质较好;初级工况越低,进入初级工况的延迟时间越长;初级工况较低时,提前推力室点火和燃料节流阀转级时刻,有利于提高起动品质;涡轮泵转动惯量较大时,进入初级工况更平稳。

关键词：补燃发动机分级起动系统动态仿真模型库初级工况

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数字时代的航天系统工程

机械工程学报 2024年第14期60卷 206-214页

作者：王国庆熊焕侯俊杰中国航天科技集团有限公司北京100048 中国航天科技集团有限公司信息中心北京100048 中国航天系统科学与工程研究院北京100037

航天系统工程方法围绕型号研制总体最优目标,对型号产品研制全过程和涉及的管理要素进行全方位的科学组织管理,是支撑我国航天事业成功的重要法宝。进入数字时代,面对航天强国建设和高质量发展的新要求、新挑战,必需深入研究构建数字时... 详细信息

航天系统工程方法围绕型号研制总体最优目标,对型号产品研制全过程和涉及的管理要素进行全方位的科学组织管理,是支撑我国航天事业成功的重要法宝。进入数字时代,面对航天强国建设和高质量发展的新要求、新挑战,必需深入研究构建数字时代航天系统工程理论方法体系。在对航天系统工程的形成、发展和基本方法论述的基础上,提出数字时代航天系统工程的概念、特征和总体框架,对其转型变革进行系统分析总结。在新一代信息技术的赋能下,航天系统工程将实现以模型取代文档成为技术状态控制和质量管理的重要载体,以高效的在线协同实现研制和管理效率提升,以数据驱动实现精细化管控和科学决策,组织管理趋向于扁平化、融合化、敏捷化和协同化。在组织管理、使能工具、研制模式、质量管理、决策方式、供应链管理等方面将发生深刻变革。以上理论方法体系的提出,结合航天重大任务探索实践,为型号工程管理水平和科研生产能力提升提供理论方法支撑。

关键词：数字时代航天系统工程数字化转型研制模式变革管理变革

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氢氧燃气发生器低频燃烧稳定性仿真分析

航空动力学报 2024年第8期39卷 145-153页

作者：张亚田原潘亮孔维鹏中国航天科技集团有限公司北京航天动力研究所北京100076 中国航天科技集团有限公司低温液体推进技术实验室北京100076

针对某氢氧火箭发动机燃气发生器热试车参数存在约200~230 Hz较明显脉动的现象,建立了低频燃烧稳定性仿真数学模型,来分析是否发生了燃烧时滞相关的极限循环低频不稳定燃烧。不同燃烧时滞、喷注器压降和燃烧室容积条件下的仿真结果显示... 详细信息

针对某氢氧火箭发动机燃气发生器热试车参数存在约200~230 Hz较明显脉动的现象,建立了低频燃烧稳定性仿真数学模型,来分析是否发生了燃烧时滞相关的极限循环低频不稳定燃烧。不同燃烧时滞、喷注器压降和燃烧室容积条件下的仿真结果显示:由燃烧时滞引起的低频不稳定燃烧频率显著低于试验结果,试验中低频脉动可能是受到了供应管路声学频率的扰动。进一步分析表明:决定燃烧系统稳定性的关键参数是燃烧时滞与燃气停留时间的比值,当该比值大于临界值时系统趋于不稳定,相反系统趋于稳定。基于仿真数据拟合形成了系统固有频率计算的半经验公式,系统固有频率随着燃烧时滞与燃气停留时间之和增大而降低。获取了在不同压降占比下的稳定边界,随着喷注器压降占比的增大,系统由稳定转为不稳定的燃烧时滞与燃气停留时间的临界比值越大。

关键词：液体火箭发动机低频燃烧稳定性燃气发生器固有频率稳定边界

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具有角度和时间约束的固定时间协同制导律

宇航学报 2024年第3期45卷 462-468页

作者：李鹤宇王建斌张锐宋峰姚雨晗楼朝飞北京电子工程总体研究所北京100854 中国航天科工集团第二研究院研究生院北京100854

针对多飞行器协同打击机动目标问题,提出一种具有终端角度约束和时间一致性约束的固定时间收敛协同中制导方法。建立二维场景下飞行器-目标视线(LOS)坐标系,将加速度分解为沿视线方向和与视线垂直方向。首先,基于代数图论和分布式合作... 详细信息

针对多飞行器协同打击机动目标问题,提出一种具有终端角度约束和时间一致性约束的固定时间收敛协同中制导方法。建立二维场景下飞行器-目标视线(LOS)坐标系,将加速度分解为沿视线方向和与视线垂直方向。首先,基于代数图论和分布式合作协议算法,对飞行器的沿视线方向加速度进行设计,以保证多个飞行器的剩余飞行时间在固定时间内收敛至一致。其次,基于滑模控制理论和固定时间到达算法,构建飞行器视线法线方向加速度计算方法,使得视线角在固定时间内收敛到期望值。此外,针对目标加速度未知的问题,采用固定时间观测器进行估计,并在制导指令中进行补偿。仿真结果表明所提出的协同制导方法能够在固定时间内实现剩余飞行时间和视线角度的收敛。

关键词：飞行器协同制导时间一致性滑模控制固定时间收敛

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高速飞行器刹车系统关键技术分析

空天技术 2024年第1期2024卷 17-22页

作者：李佳康朱坤房务官北京空天技术研究所中国航天科工集团飞航技术研究院

高速飞行器因为其宽速域、快时变、不确定等复杂特征，相对传统飞机，气动外形独特，展弦比更小，在水平起降阶段的速度更大。因此，对起降系统尤其是刹车系统提出了更严苛的要求。针对高速飞行器刹车系统的特点，梳理了飞行器刹车系统... 详细信息

高速飞行器因为其宽速域、快时变、不确定等复杂特征，相对传统飞机，气动外形独特，展弦比更小，在水平起降阶段的速度更大。因此，对起降系统尤其是刹车系统提出了更严苛的要求。针对高速飞行器刹车系统的特点，梳理了飞行器刹车系统的发展历程，详细剖析了刹车系统的重要分系统：刹车盘材料、作动方式、控制方法等的技术发展脉络，并基于高速飞行器的飞行特点、刹车系统的功能特性，总结了四项高速飞行器刹车系统关键技术：高速刹车摩擦材料技术、高温高功率作动技术、恶劣环境下的传感器技术、智能复合控制技术，并对关键技术的发展进行了展望。

关键词：高速飞行器水平起降全电刹车碳陶材料智能控制

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火箭发动机增压系统关键换热参数辨识

航空动力学报 2024年第4期39卷 224-233页

作者：张效溥李志敏徐鹏里李春晓王振剑中国航天科技集团有限公司上海宇航系统工程研究所上海201109

针对火箭增压系统设计过程中关键换热参数难以确定的问题,提出1种基于混沌自适应粒子群算法(ACPSO)的增压系统换热参数辨识方法。建立了考虑换热模型的液体火箭增压系统非线性数学模型,通过灵敏度分析筛选出待识别参数,采用含有早熟抑... 详细信息

针对火箭增压系统设计过程中关键换热参数难以确定的问题,提出1种基于混沌自适应粒子群算法(ACPSO)的增压系统换热参数辨识方法。建立了考虑换热模型的液体火箭增压系统非线性数学模型,通过灵敏度分析筛选出待识别参数,采用含有早熟抑制和惯性权重自适应调节策略的粒子群方法对选定参量进行辨识,对引入了权重衰减机制的方均根目标函数进行优化。结果表明:辨识后的仿真曲线与实测曲线具有良好的一致性,氧箱增压电磁阀打开时间仿真值与实测值偏差低于3%,气瓶1次飞行结束温度仿真值与实测值仅相差2.4 K。将辨识结果应用于某相似的新研型号,气瓶设计容积和质量相比绝热假设的设计方案降低了32 L和11.6 kg,有效减少了由设计过度冗余造成的额外试验和设计迭代成本。

关键词：系统工程传热粒子群算法参数辨识火箭增压系统

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空间目标偶数重连续覆盖星座设计方法

航空学报 2024年第14期45卷 284-298页

作者：肖广瀚胡泽岩刘军虎王亮毛青堂航天科工空间工程发展有限公司北京100854 中国航天科工二院研究生院北京100854

为满足对空间目标的多重连续覆盖需求,提出一种基于大角度探测范围的偶数重连续覆盖星座设计方法。首先,由大角度探测范围确定圆环形探测区域,并依此给出覆盖带设计方法。然后,基于覆盖带拼接的方式提出了空间目标偶数重连续覆盖星座设... 详细信息

为满足对空间目标的多重连续覆盖需求,提出一种基于大角度探测范围的偶数重连续覆盖星座设计方法。首先,由大角度探测范围确定圆环形探测区域,并依此给出覆盖带设计方法。然后,基于覆盖带拼接的方式提出了空间目标偶数重连续覆盖星座设计方法。所提出的星座设计方法具有两大优势:一是该方法对基于覆盖带拼接的星座设计方法引入了有约束条件的参数优化方法,能够用尽可能少的卫星快速设计出偶数重连续覆盖星座;二是传感器探测区域选为圆环形,可拓展所提星座设计方法的适用范围。当传感器指向天时,所设计星座可实现高、中、低轨空间目标偶数重连续覆盖。当传感器指向地时,所提星座设计方法适用于任意纬度地面目标偶数重连续覆盖问题。仿真结果表明,所提星座设计方法简单有效,可快速用较少的卫星实现空间或地面目标偶数重连续覆盖。

关键词：空间目标连续覆盖星座设计圆环形探测区域参数优化

提“素”奋进聚能初心报国明志——十七所青年精神素养提升工程实践

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国企 2024年第17期 66-67页

作者：张艾骢王冰中国航天科工集团有限公司第四研究院十七所

开展青年精神素养提升工程以来,中国航天科工集团有限公司第四研究院十七所(以下简称十七所)团委深入贯彻落实所党委和上级团委部署要求,坚持党管青年,团结引领广大团员青年在思想淬炼、作风淬炼、实践磨炼中提振高昂志气,涵养铮骨气、... 详细信息

开展青年精神素养提升工程以来,中国航天科工集团有限公司第四研究院十七所(以下简称十七所)团委深入贯彻落实所党委和上级团委部署要求,坚持党管青年,团结引领广大团员青年在思想淬炼、作风淬炼、实践磨炼中提振高昂志气,涵养铮骨气、积淀厚重底气,持续凝聚起“青春心向党、建功新时代”的强大合力。

关键词：素养提升团员青年团委强大合力

喷嘴结构细节对连续爆轰发动机掺混特性的影响

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航空动力学报 2024年第8期39卷 178-184页

作者：孔维鹏刘倩中国航天科技集团有限公司北京航天动力研究所北京100076 中国航天科技集团有限公司低温液体推进技术实验室北京100076

为研究不同喷嘴结构细节对气氢/气氧连续爆轰发动机冷态掺混特性的影响,采用商业软件Fluent对其冷态掺混流场进行了数值仿真研究。以环缝-喷孔式喷注结构为基础,设计了12种不同喷嘴结构的连续爆轰发动机,研究了在入口条件相同的情况下,... 详细信息

为研究不同喷嘴结构细节对气氢/气氧连续爆轰发动机冷态掺混特性的影响,采用商业软件Fluent对其冷态掺混流场进行了数值仿真研究。以环缝-喷孔式喷注结构为基础,设计了12种不同喷嘴结构的连续爆轰发动机,研究了在入口条件相同的情况下,不同气氧喷嘴出口扩张角、不同气氢喷注角度、不同气氢喷嘴出口扩张角以及单双侧喷注对掺混特性的影响。结果表明:气氧喷嘴出口扩张角在0°~20°范围内,掺混效果呈现先下降后上升的趋势,气氧喷嘴出口扩张角最佳值为20°;气氢喷注角度在30°~90°范围内,掺混效果呈现先上升后下降的趋势,气氢喷注角度最佳值为45°;在0°~10°范围内,增大气氢喷嘴出口扩张角使得掺混效果下降;气氢双侧喷注的掺混效果明显优于单侧喷注。

关键词：连续爆轰发动机气氢/气氧喷嘴结构冷态流场掺混特性数值仿真