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温度对金属-复合材料混合多螺栓连接力学性能的影响

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复合材料学报 2024年第6期41卷 3248-3257页

作者：王东董传瑞朱红民丁国元黄河源赵美英中国运载火箭技术研究院北京100076 西北工业大学航空学院西安710072 强度与结构完整性全国重点实验室西安710065

以铝合金-碳纤维/双马来酰亚胺(BMI)树脂复合材料多螺栓双搭接结构为研究对象,结合数字图像相关(DIC)技术开展了不同温度环境下(-100℃、25℃、150℃)的准静态拉伸试验,并采用金属弹塑性模型和复合材料渐进损伤模型进行数值模拟分析,同... 详细信息

以铝合金-碳纤维/双马来酰亚胺(BMI)树脂复合材料多螺栓双搭接结构为研究对象,结合数字图像相关(DIC)技术开展了不同温度环境下(-100℃、25℃、150℃)的准静态拉伸试验,并采用金属弹塑性模型和复合材料渐进损伤模型进行数值模拟分析,同时开发考虑温度影响的UMAT子程序预测复合材料损伤,研究了温度对金属-复合材料混合多螺栓连接结构承载能力、破坏模式、损伤演化和钉载分配的影响规律。结果表明:相比25℃室温环境,150℃和-100℃环境下结构的极限载荷分别降低4.46%和2.06%;不同温度环境下的破坏模式均为复合材料孔边拉伸断裂,同时高温环境下孔边分层与挤压现象更为严重,而低温环境下纤维与基体结合紧密,孔边挤压与分层现象更弱;150℃环境下复合材料孔边损伤不均匀性相比常温环境有所减弱,而-100℃环境下不均匀性有所增强;由于热膨胀不匹配性,高温和低温环境下3组螺栓钉载分配规律也表现出明显差异。

关键词：碳纤维/BMI树脂复合材料螺栓连接结构渐进损伤分析高/低温力学性能钉载分配

基于冗余执行器的航空发动机推力快速响应控制方法研究

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推进技术 2024年第7期45卷 260-268页

作者：李睿超虞超姚竞豪郭迎清王兵王向阳西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 清华大学航天航空学院北京100080 清华大学航空发动机研究院北京100080

面向飞/推一体化控制需求,开展涡扇发动机推力快速响应控制研究,提出了适用于推力最小相位系统的冗余控制方案。研究内容包括:(1)借鉴阀位控制思想,提出在传统燃油流量(Wf)回路基础上增设尾喷口喉道面积(A8)回路,通过挖掘冗余执行器变... 详细信息

面向飞/推一体化控制需求,开展涡扇发动机推力快速响应控制研究,提出了适用于推力最小相位系统的冗余控制方案。研究内容包括:(1)借鉴阀位控制思想,提出在传统燃油流量(Wf)回路基础上增设尾喷口喉道面积(A8)回路,通过挖掘冗余执行器变化速率潜力,提高推力响应速度,降低了对于燃油泵快速作动的需求,同时该方法可以使喷口在推力响应过程逐渐回中,系统具备持续的推力快速调节能力;(2)分析了A8调节推力的物理机理,指出容腔压力动力学主导的部件间流量匹配过程使得A8对推力具有直馈作用,是提高推力响应速度的有效途径。基于发动机部件级模型的评估结果表明,本文提出的方法在执行机构存在速率限制的情况下,实现了推力10 rad/s闭环带宽和A8回中的设计目标,方法可行、有效。在推力响应过程中,A8直馈作用对推力变化的贡献度最高时超过50%。随着对于推力控制模式和推力响应速度的日趋关注,应对容腔内的压力动态过程给予充分的重视。

关键词：航空发动机推力控制推力快速响应冗余执行器最小相位系统

基于变异系数法和改进TOPSIS法的空战威胁评估

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火炮发射与控制学报 2024年第5期45卷 56-63页

作者：郝启凯荀盼盼鄂超然沈凯宋国锋邢雪辉西北机电工程研究所陕西咸阳712099 清华大学航天航空学院北京100084

目标威胁评估技术是智能战术援助决策系统的关键技术之一。针对当前空战目标威胁评估中存在的威胁评估指标具有耦合性,不同权重计算方法具有差异性,以及传统威胁排序方法逼近理想解排序法(TOPSIS)中存在方案区分度混淆等问题,设计了一... 详细信息

目标威胁评估技术是智能战术援助决策系统的关键技术之一。针对当前空战目标威胁评估中存在的威胁评估指标具有耦合性,不同权重计算方法具有差异性,以及传统威胁排序方法逼近理想解排序法(TOPSIS)中存在方案区分度混淆等问题,设计了一种基于变异系数法和改进TOPSIS的空战威胁评估方法。对各个空战威胁评价指标进行相关性热力图分析,选择合适的威胁评估指标。建立主客观权重相结合的空战威胁评估模型,在客观方法选择上用变异系数法代替了熵权法,降低了模型对数据的要求。用Manhattan距离取代传统TOPSIS法中的欧式距离对威胁系数进行排序,将排序误差率减小了6%。算例仿真分析结果表明,该方法既考虑到决策者的主观偏好,又保证了决策的客观性,有效提升了空战威胁评估的精度。

关键词：威胁评估关联性指标 AHP 变异系数法组合赋权 TOPSIS

基于势能守恒的被动式微低重力模拟系统平衡因素

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福州大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 184-190页

作者：兰超韩大鹏王兆魁陈力福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108 清华大学航天航空学院北京100084

针对势能守恒系统中的关节力矩和阻尼展开分析,依据第二类拉格朗日方程建立动力学模型,并结合仿真进行验证分析.结果表明,关节力矩、弹簧组件中阻尼是影响被动式微低重力模拟系统平衡的关键控制参量.同时,根据系统受激励后的特性提出一... 详细信息

针对势能守恒系统中的关节力矩和阻尼展开分析,依据第二类拉格朗日方程建立动力学模型,并结合仿真进行验证分析.结果表明,关节力矩、弹簧组件中阻尼是影响被动式微低重力模拟系统平衡的关键控制参量.同时,根据系统受激励后的特性提出一种阻尼系数取值的单曲函数定量约束的方法,并进行案例研究,为相关系统的平衡性研究提供定量依据和分析方法.

关键词：重力补偿被动补偿关节力矩阻尼动力学建模

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智能挂弹机器人结构设计与举升机构仿真分析

福州大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 191-197页

作者：杜嘉宇权宇超韩大鹏陈力福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108 清华大学航天航空学院北京100084

针对目前军用机场传统液压挂弹系统作业时间长、人力成本高、挂载精度低等问题,设计一种智能挂弹机器人以提高挂弹作业效率.首先,完成智能挂弹机器人的机械结构总体设计;其次,对智能挂弹机器人最关键的举升机构进行静力学和运动学分析,... 详细信息

针对目前军用机场传统液压挂弹系统作业时间长、人力成本高、挂载精度低等问题,设计一种智能挂弹机器人以提高挂弹作业效率.首先,完成智能挂弹机器人的机械结构总体设计;其次,对智能挂弹机器人最关键的举升机构进行静力学和运动学分析,建立起举升机构力矩平衡方程和运动学方程;最后,通过机械系统动力学自动分析(automatic dynamic analysis of mechanical systems, ADAMS)仿真计算举升机构在作业过程中的推力变化和末端托盘速度变化情况.实验结果表明,所设计的举升机构性能达到了预期要求,同时仿真结果也可为智能挂弹机器人的举升电力系统设计和选型提供可靠的数据支持.

关键词：智能挂弹机器人举升机构机械结构设计 ADAMS仿真

变推力、变充液比、贮箱倾斜状态下液体晃动分析

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：何家伟吕敬王天舒刘颖杰湖北省航天技术研究院总体设计所北京航空航天大学航空科学与工程学院清华大学航天航空学院

借助等效力学模型分析航天器贮箱内液体晃动问题，传统计算方法在常规情况（发动机推力恒定、贮箱初始姿态为液面与贮箱轴线垂直）下计算效率和精度都有保证，但随着航天技术的发展，新型的深空探测器在起飞时会遇到的两种特殊工况：发... 详细信息

借助等效力学模型分析航天器贮箱内液体晃动问题，传统计算方法在常规情况（发动机推力恒定、贮箱初始姿态为液面与贮箱轴线垂直）下计算效率和精度都有保证，但随着航天技术的发展，新型的深空探测器在起飞时会遇到的两种特殊工况：发动机推力矢量的大小和方向随时间变化；发射初期重力方向和航天器主轴线不重合；同时飞行过程中液体燃料会不断的消耗。面对上述三种工况本文给出新的解决方案：(1)在动力学建模阶段考虑到航天器平动加速度的影响，进而分析推力不沿航天器轴线方向的晃动情况；(2)借助变等效力学模型参数的方法计算变充液比工况下的液体晃动问题；(3)通过设定等效力学模型中单摆存在一个初始摆角模拟贮箱倾斜时液面与贮箱轴线不垂直的状态。本文以Cassini贮箱为例，在半充液状态分别计算上述三种工况下的晃动力和晃动力矩，最后以某型号航天器液体贮箱为例，在实际发射条件下进行晃动分析，计算结果与商用软件CFD软件计算结果吻合较好，验证了本文所提出计算方法的可行性。

关键词：等效力学模型液体晃动变推力变充液比贮箱倾斜

复杂载荷下液氢瓶支撑结构动态响应与可靠性研究

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低温与超导 2024年第8期52卷 62-69页

作者：史丁奇赵耀中路兰卿李亚鹏咸立伟周运来王慧君西安交通大学航天航空学院西安710049 北京航天试验技术研究所北京100074

本文通过有限元法,对比研究刚性与柔性支撑结构对车载1500 L液氢气瓶在不同工况下的动态响应和可靠性。通过模态分析和随机振动分析评估不同支撑形式下气瓶的固有频率特性、共振情况和振动形态。同时,模拟六种复杂工况下的冲击载荷,分... 详细信息

本文通过有限元法,对比研究刚性与柔性支撑结构对车载1500 L液氢气瓶在不同工况下的动态响应和可靠性。通过模态分析和随机振动分析评估不同支撑形式下气瓶的固有频率特性、共振情况和振动形态。同时,模拟六种复杂工况下的冲击载荷,分析气瓶的应力和变形响应。结果显示,在模态分析中,刚性支撑气瓶的固有频率普遍高于柔性支撑气瓶,且在相同工况下变形更小。在随机振动分析中,刚性支撑在Y方向的应力响应低于柔性支撑,但速度和加速度响应较高,说明在高频振动环境下柔性支撑表现更佳。刚性支撑适用于低频或静态载荷主导的情况,而柔性支撑更适合高频振动环境。

关键词：液氢瓶刚性支撑柔性支撑车载可靠性分析

大型低轨星座构型演化分析及维持控制策略研究

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上海航天（中英文） 2024年第1期41卷 24-32页

作者：储银李文博龚胜平张峰清华大学航天航空学院北京100084 北京航空航天大学宇航学院北京100191 军事科学院战略评估咨询中心北京100091

针对大型低轨星座构型维持控制问题,搭建了一套星座构型演化及维持控制分析流程,适用于千颗量级的大型低轨Walker卫星星座构型演化分析及维持控制;采用去平均漂移偏差的相对构型保持方法分析星座构型演化情况,有效减小了控制频次、均衡... 详细信息

针对大型低轨星座构型维持控制问题,搭建了一套星座构型演化及维持控制分析流程,适用于千颗量级的大型低轨Walker卫星星座构型演化分析及维持控制;采用去平均漂移偏差的相对构型保持方法分析星座构型演化情况,有效减小了控制频次、均衡了控制卫星分布;采用自由段维持策略有序规划各卫星位置维持控制时序和控制弧段,实现了整个星座在时间和空间维度有序、分散的控制,降低了对星座服务性能的影响。

关键词：大型星座构型演化构型维持控制地球低轨卫星智能轨迹优化

基于牛顿-欧拉递推算法的高置信度斜铰旋翼动力学模型

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：杨毅松李建波段登燕南京航空航天大学航空学院直升机旋翼动力学国家级重点实验室

斜铰旋翼无需自动倾斜器，仅通过电机加减速变化就能实现周期变距操控，结构复杂性低。但引入斜铰后，旋翼摆振、变距相耦合，使得斜铰旋翼动力学建模更加复杂。针对现有建模方法中正、反桨叶挥舞差异揭示不充分、模型预测精度不高的问... 详细信息

斜铰旋翼无需自动倾斜器，仅通过电机加减速变化就能实现周期变距操控，结构复杂性低。但引入斜铰后，旋翼摆振、变距相耦合，使得斜铰旋翼动力学建模更加复杂。针对现有建模方法中正、反桨叶挥舞差异揭示不充分、模型预测精度不高的问题，基于改进的Denavia-Hartenberg方法建立了桨叶局部连杆坐标系，采用牛顿-欧拉递推方法，在局部连杆坐标系下对斜铰旋翼连杆系统向外递推计算各连杆的速度和加速度，向内递推计算各连杆间的相互作用力、力矩，构建了斜铰旋翼动力学模型。在此基础上，通过仿真计算进一步揭示了斜铰旋翼周期变距机理。同时，计算结果表明，本模型可以更加准确地预测正、反桨叶间挥舞差异；对于桨叶摆振运动幅值的预测精度提高了9%。

关键词：斜铰旋翼无自动倾斜器摆振-变距耦合动力学模型周期变距控制