检索结果-南通市图书馆

飞行器热解炭化材料烧蚀产物对等离子体流场的影响规律

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兵工学报 2022年第3期43卷 513-523页

作者：聂春生杨光聂亮周禹赵良中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室北京100076

高速飞行器表面防热材料在气动加热产生的高温下会热解烧蚀,烧蚀产物进入空气边界层流场后,与流场中的高温空气发生复杂化学反应,对飞行器周围空气流场中组分浓度和等离子体分布产生影响。基于求解热化学非平衡Navier-Stokes方程,建立... 详细信息

高速飞行器表面防热材料在气动加热产生的高温下会热解烧蚀,烧蚀产物进入空气边界层流场后,与流场中的高温空气发生复杂化学反应,对飞行器周围空气流场中组分浓度和等离子体分布产生影响。基于求解热化学非平衡Navier-Stokes方程,建立耦合烧蚀壁面的三维等离子体流场计算方法。理论预测电磁衰减测量项目第2次飞行试验(RAMC-II)的等离子体流场,并与飞行试验数据进行比较,验证方法的可靠性。针对升力体飞行器,分析表面材料烧蚀对等离子体流场的影响规律。结果表明:升力体头部流场的电子数密度最高,飞行器身部区域的电子密度相比头部会降低约2~3个量级,对等离子体流场贡献最重要的离子是NO^(+)和N^(+);烧蚀产物进入流场会使激波的脱体距离变大,等离子体层厚度增加;随着流动向下游发展,飞行器身部的烧蚀速率降低,但烧蚀产物对等离子体流场的影响范围变大,飞行器身部流场的电子数密度会有一定升高;随着马赫数增大,烧蚀速率变大,壁面材料烧蚀影响更加显著,其中驻点线的峰值电子数密度改变较小,但飞行器身部对称面的电子数密度会显著增大;对于成分存在差异的同一类型防热材料,烧蚀产物进入流场后对激波脱体距离和峰值电子数密度的影响存在差异。

关键词：等离子体流场热解炭化材料烧蚀产物电子数密度

典型连接结构螺栓的附加弯矩形成机理与承载能力研究及结构优化设计

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力学学报 2022年第5期54卷 1303-1321页

作者：范刚张宏宇王捷冰薛铮刘晓华中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室北京100076

针对典型连接结构中,高强螺栓在受拉工况下因产生附加弯矩而极大削弱其承载能力的问题,开展了螺栓附加弯矩产生的机理研究,并提出了一种有效降低螺栓附加弯矩的结构优化设计方法.首先,建立典型连接结构的等效力学模型,推导出螺栓附加弯... 详细信息

针对典型连接结构中,高强螺栓在受拉工况下因产生附加弯矩而极大削弱其承载能力的问题,开展了螺栓附加弯矩产生的机理研究,并提出了一种有效降低螺栓附加弯矩的结构优化设计方法.首先,建立典型连接结构的等效力学模型,推导出螺栓附加弯矩的解析解,进一步开展数值仿真分析,验证了解析方法的正确性.考虑螺栓同时承受拉弯耦合载荷工况,引入梁塑性弯曲理论,研究了不同拉弯组合下的螺栓截面各类应力分布的交互关系,并给出了考虑轴力影响的弯矩塑性折减系数.基于最大应力破坏准则,开展了考虑附加弯矩和弯曲塑性影响的螺栓载荷失效判据研究,该判据更加具有工程应用价值.从机理出发,开展典型连接结构优化设计以降低螺栓的附加弯矩进而提高其承载能力,进一步采用解析方法,阐述了铰支球头的工作机理.采用数值仿真方法,开展了螺栓附加弯矩灵敏度分析,验证了优化设计方法的有效性.进一步开展试验研究,获得不同连接状态下螺栓的附加弯矩,验证了优化设计方法的正确性和可行性.该方法能够极大降低高强螺栓的附加弯矩,最大程度发挥螺栓的承载能力,提高连接结构的可靠性.

关键词：高强螺栓附加弯矩塑性折减系数结构优化设计试验研究

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多孔氮化硅气密涂层技术研究

材料导报 2022年第13期36卷 84-90页

作者：阚国锦林朝光刘波周禹张晓晨中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室北京100076

多孔氮化硅陶瓷具有高比强、高比模量、高耐温、抗氧化、耐磨损、低介电性能的特性,可作为一种陶瓷基透波材料应用于飞行器天线罩。为防止高温气流进入飞行器内部,需对多孔氮化硅孔隙结构进行封闭。本工作制备出主要含有α-Si _(3)N _(4... 详细信息

多孔氮化硅陶瓷具有高比强、高比模量、高耐温、抗氧化、耐磨损、低介电性能的特性,可作为一种陶瓷基透波材料应用于飞行器天线罩。为防止高温气流进入飞行器内部,需对多孔氮化硅孔隙结构进行封闭。本工作制备出主要含有α-Si _(3)N _(4)和β-Si _(5)AlON _(7)两相结晶、厚度约为20μm的气密涂层。为验证涂层气密性,对其进行了气体泄漏测试实验和电弧风洞实验。结果表明:在高温气压环境下,气密涂层可保证多孔氮化硅无气密泄漏,实现了多孔氮化硅气密改性设计;在高速气流冲刷下,气密涂层表面完好,无剥脱现象。气密涂层技术可解决飞行器飞行气动加热环境下多孔氮化硅天线罩的气密问题,对其推广应用具有较大价值。

关键词：多孔氮化硅天线罩气密涂层气体泄漏率风洞

壁面质量引射对高速飞行器减阻降热影响的研究

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空气动力学学报 2023年第8期41卷 59-70,I0001页

作者：朱广生段毅姚世勇范月华中国运载火箭技术研究院北京100076 中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室北京100076

针对未来新型高速飞行器高升阻比和低热载荷的发展需求,本文选取贴近工程实际应用的三角翼为研究对象,开展了飞行状态下大面积壁面质量引射对减阻降热影响的数值模拟研究,对比分析了壁面质量引射在不同的飞行高度、来流马赫数、引射流... 详细信息

针对未来新型高速飞行器高升阻比和低热载荷的发展需求,本文选取贴近工程实际应用的三角翼为研究对象,开展了飞行状态下大面积壁面质量引射对减阻降热影响的数值模拟研究,对比分析了壁面质量引射在不同的飞行高度、来流马赫数、引射流量、引射温度和气体模型条件下对三角翼气动力热特性的影响。从高速飞行器减阻降热的工程需求出发,指出了质量引射流动控制在工程应用中存在的问题与后续应重点关注的方向。

关键词：三角翼质量引射降热减阻

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跨流域高速飞行器气动设计研究现状及思考

宇航学报 2023年第3期44卷 358-367页

作者：朱广生段毅姚世勇刘元春李昊歌中国运载火箭技术研究院北京100076 空间物理重点实验室北京100076

针对跨流域空气动力学理论的不完善、多物理非平衡效应耦合的跨流域流场高精度预示模型缺乏、大空域和宽速域流动控制难度大等问题,本文从气动布局、气动预示和气动优化三个方面对跨流域高速飞行器气动设计的研究现状进行了回顾,对气动... 详细信息

针对跨流域空气动力学理论的不完善、多物理非平衡效应耦合的跨流域流场高精度预示模型缺乏、大空域和宽速域流动控制难度大等问题,本文从气动布局、气动预示和气动优化三个方面对跨流域高速飞行器气动设计的研究现状进行了回顾,对气动设计中涉及到的难点和关键问题进行了思考,并提出了相关发展建议。

关键词：高速飞行器跨流域气动设计气动布局气动优化

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定载荷条件下树脂基材料高温收缩量实时测量

兵工学报 2023年

作者：王丽燕高扬陈伟华刘波徐芸张亮中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室

为研究树脂基材料高温收缩量，介绍一种自行设计搭建的复合材料高温收缩过程实验测量装置，提出一种测量定载荷条件下复合材料高温收缩量的方法。以不同树脂基复合材料为研究对象，进行定载荷条件下树脂基复合材料高温收缩过程实验测量... 详细信息

为研究树脂基材料高温收缩量，介绍一种自行设计搭建的复合材料高温收缩过程实验测量装置，提出一种测量定载荷条件下复合材料高温收缩量的方法。以不同树脂基复合材料为研究对象，进行定载荷条件下树脂基复合材料高温收缩过程实验测量，获得碳板热面处及压头冷面处位移变化曲线，得出树脂基复合材料的高温收缩量及冷却后收缩量。研究结果表明：该实验装置能够实现定载荷条件下树脂基材料高温收缩量实时测量；无论加热过程或冷却后，试验件最大变形绝对量不超过0.37mm；加热过程中编织石英酚醛复合材料最大变形率不超过6.43‰，石英杂化酚醛复合材料最大变形率不超过3.76‰；冷却后编织石英酚醛复合材料最大变形率不超过4.57‰，石英杂化酚醛复合材料不超过6.87‰；该实验结果为该类材料的高温收缩及匹配分析提供了基础物性数据。

关键词：树脂基复合材料定载荷高温收缩量试验测量

主动引射气体参数对平板空气舵气动热影响研究

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航空学报 2022年

作者：聂春生袁野马伟曹占伟于明星中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室

针对平板空气舵，在激波风洞Ma10、单位雷诺数2.1×106/m条件下，采用纹影和热流传感器进行了主动引射气体对高速流场调控和降热规律的试验研究，获得了不同引射出口马赫数和压力条件下流场激波结构和模型表面热流。通过不同引射气体参...

针对平板空气舵，在激波风洞Ma10、单位雷诺数2.1×106/m条件下，采用纹影和热流传感器进行了主动引射气体对高速流场调控和降热规律的试验研究，获得了不同引射出口马赫数和压力条件下流场激波结构和模型表面热流。通过不同引射气体参数的试验数据对比分析，表明：在空气舵上游进行主动引射气体流场调控，能够降低平板和空气舵的干扰加热；引射气体马赫数为2时，降热效果达到45%，引射气体马赫数为4时，降热效果达到70%以上；随着引射出口马赫数和压力的增大，引射喷口下方平板、舵尖、舵面和舵轴的降热效果越好，热流降低幅值和区域均会增大；可以通过提高引射出口的压力，在较低的出口马赫数条件下达到与高引射马赫数相同的流场结构和降热效果；主动引射气体对边界层流态和厚度的改变是决定平板空气舵降热效果的主控因素；高速流场中，较低马赫数的引射气体就能够改变下游的流态，但只有较高马赫数或较高压力的引射气体，才能对下游产生较好的降热效果；从气体流量需求的角度出发，建议采用“高马赫数、低压力”的引射出口参数进行引射系统设计。

关键词：

热解炭化材料烧蚀产物对等离子体流场的影响规律

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兵工学报 2022年

作者：聂春生杨光聂亮周禹赵良中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室

高速飞行器表面的防热材料在气动加热产生的高温下会分解烧蚀，烧蚀产物进入空气边界层流场后，与流场中的高温空气进行复杂化学反应，对飞行器周围空气流场中组分浓度和等离子体分布产生影响。基于求解热化学非平衡（Navier-Stokes）(N...

高速飞行器表面的防热材料在气动加热产生的高温下会分解烧蚀，烧蚀产物进入空气边界层流场后，与流场中的高温空气进行复杂化学反应，对飞行器周围空气流场中组分浓度和等离子体分布产生影响。基于求解热化学非平衡（Navier-Stokes）(N-S)方程，建立耦合烧蚀壁面的三维等离子体流场计算方法。理论预测电磁衰减测量项目第二次飞行试验（RAMC-II）的等离子体流场，并与飞行试验数据进行比较，验证方法的可靠性。针对升力体飞行器，分析表面材料烧蚀对等离子体流场的影响规律。结果表明：升力体头部流场的电子数密度最高，身部区域的电子密度相比头部会降低约2～3个量级，对等离子体流场贡献最重要的离子是NO;和N;；烧蚀产物进入流场应会使激波的脱体距离变大，等离子体层厚度增加；随着流动向下游发展，飞行器身部的烧蚀速率降低，但烧蚀产物对等离子体流场的影响范围变大，身部流场的电子数密度会有一定的升高；随着马赫数增大，烧蚀速率变大，壁面材料烧蚀的影响更加显著，其中驻点线的峰值电子数密度改变较小，但身部对称面的电子数密度会显著增大；对于成分存在差异的同一类型防热材料，烧蚀产物进入流场后对激波脱体距离和峰值电子数密度的影响存在差异。

关键词：

多源不确定性条件下气动弹性系统颤振可靠性分析方法

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振动与冲击 2021年第3期40卷 54-62页

作者：郑宇宁中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室北京100076

传统的气动弹性系统颤振分析模型大多是在确定性参数条件下建立的,当系统中存在不确定因素时,按确定性方法设计的气动弹性系统存在颤振失效风险。以概率和非概率区间模型为基础,建立了单源不确定性条件下颤振可靠性分析模型;在此基础上... 详细信息

传统的气动弹性系统颤振分析模型大多是在确定性参数条件下建立的,当系统中存在不确定因素时,按确定性方法设计的气动弹性系统存在颤振失效风险。以概率和非概率区间模型为基础,建立了单源不确定性条件下颤振可靠性分析模型;在此基础上,针对含随机和区间多源不确定参数的气动弹性系统颤振可靠性分析问题,提出一种基于分步求解策略的新型混合可靠性分析与度量法,获取多源不确定性条件下气动弹性系统的颤振可靠度,实现了对多源不确定性条件下颤振可靠性的有效评估。数值算例表明,该方法与蒙特卡洛模拟法相吻合,且具有显著的计算效率优势。

关键词：气动弹性系统颤振多源不确定性可靠性区间