大型热环境试验技术的最新进展

总结了近年来航天大型热环境试验方面最新成果,主要对热环境以及热强度、热模态、热振动等力热复合试验与相关物理量测量方面的工作进行了归纳,并指出了存在的不足以及未来发展的方向。通过工程加热能力和传感器承受能力的不同,建模分析预示,采取了温度分段加热实现的方案,试验及测量技术等方面取得显著成果,但由于飞行器复杂,传热及力热耦合影响,在热结构精细分析预示与试验技术方面,特别是在试验建模验模为基础的虚拟试验技术方面尚需大量研究。应坚持理论与试验、工程研制与研究相结合的方式,不断完善持续改进,实现动力学精细化预示与天地一致性试验。     

冲压发动机热结构振动环境预示研究

目的研究脉动压力作用下冲压发动机燃烧室热结构振动环境预示方法。方法建立发动机结构的力学模型,同时开展相应的常温和热模态试验,对有限元模型进行对比、修正,以最终得到的力学模型为基础,分段对发动机结构施加脉动压力,完成冲压发动机脉动压力作用下热振动响应计算,并与试验结果进行对比分析。结果预示结果与试验结果基本相符,验证了所采用的冲压发动机振动响应分析方法和技术途径的可行性和正确性。结论这种热-结构分析方法可用于冲压发动机振动环境预示,同时也可用于优化发动机结构设计,对飞行器研制初期环境预示及结构设计工作具有重要的工程应用价值。     

飞行器绕流流场脉动压力环境预示方法探讨

目的预示飞行器绕流流场的脉动压力环境。方法基于湍流理论,根据飞行器绕流流场脉动压力的产生机理、流动特征及其研究难度进行分析,从理论研究、风洞实验、数值模拟等研究手段探讨脉动压力环境的预示方法,并考虑工程问题中飞行器绕流的高马赫数、高雷诺数特征,对比不同研究方法的优劣。结果风洞实验是获取飞行器脉动压力环境的有力手段,针对典型外形的实验数据,结合理论推导分析,拟合获得了一系列半经验关系式。时均流场与半经验关系式相结合的方法能够快速评估获得飞行器表面的脉动压力环境,在工程中广泛应用。直接数值模拟方法能够精确刻画流场结构,准确预示脉动压力环境,应用前景光明。结论风洞实验、基于半经验公式和时均流场的预示方法以及直接数值模拟方法在飞行器脉动压力环境预示中能够发挥重要作用。     

适应瞬态高温过载环境的加载装置设计及试验研究

目的地面模拟飞行器再入过程瞬态热-离心环境,预测部组件结构响应,开展典型试验件高过载环境瞬态高温加载装置设计技术及试验研究。方法通过优化石英灯结构强度和生产工艺,改进灯阵夹具和石英灯夹持方式,解决高过载离心环境(80g)石英灯强度和夹具夹持位置灯管易碎问题。结果利用自行研制的适用于高过载环境下瞬态加热装置,对典型试验件进行了高过载高温加载试验,实现了最高温度为600℃,最大加速度为80g的技术指标。结论该研究成果可用于相关飞行器及其部组件地面热-离心复合环境等效性试验考核。     

临近空间飞行器防隔热/承载一体化热结构设计及力/热行为

目的满足临近空间飞行器对结构/热防护系统质量指标的苛刻要求,研制兼具轻量化与高效防隔热/承载一体化的热防护结构及系统。方法根据临近空间飞行器承力和防热两方面的要求,设计一种全复合材料防隔热/承载一体化热防护结构,采用地面高温环境试验,考查复合材料一体化热防护结构的抗烧蚀性能。建立一体化热防护结构的热响应和力学响应预报方法,以某飞行器机翼为研究对象,开展一体化热防护结构在机翼部位的应用研究,利用有限元方法进行热力耦合分析。结果一体化热防护结构高温热暴露后表面出现热解,但结构性能保持良好。结论设计的一体化热防护结构满足防热和承载两方面设计要求,是新一代飞行器的理想热防护方案。     

飞行器环境试验数据管理与预示系统构建研究

目的为飞行器环境试验数据的管理与交互式探索分析提供工具,并为飞行器环境试验条件设计提供支撑。方法环境试验数据管理与预示系统采用B/S MVC三层体系架构,在数据存储层,采用传统关系型数据库及大数据平台(Hadoop/Spark)相结合的混合存储结构;在数据处理层,主要采用基于Spring+Hibernate的轻量级J2EE技术框架。使用Myeclipse 2014 Java语言编程实现。结果所开发的环境试验数据管理与预示系统,客户端通过浏览器实现跨平台访问。基于JavaScript技术实现数据动态交互展示,支持Matlab、C++等多种语言算法的集成与动态扩展。结论软件系统适用于环境试验数据的管理与交互式探索分析。     

高超声速飞行器综合热管理及关键技术研究进展

从高超声速飞行器面临的内外热环境特点、热防护与舱内热管理的需求入手,面对热源增大、热沉受限的现状,提出需对高超声速飞行器舱外热防护与舱内热管理开展综合热管理与一体化设计,并分别针对热防护、舱内热管理以及综合热管理现有技术手段、应用特点以及发展趋势等方面开展综合论述与分析。在此基础上,对美国已经提出的一系列综合热管理计划的发展状况与关键技术点进行了综合论述。最后,从先进热管理单点技术、高超声速飞行器内外一体化耦合设计以及综合热管理系统快速建模与分析3方面分析了高超声速飞行器综合热管理关键技术。     

典型仪器支架动力学管控方法研究

航天工程中普遍采用支架进行设备的安装,但是支架对振动环境的严重放大会影响设备的工作可靠性,给飞行器飞行带来极大隐患,需要开展典型支架的动力学管控方法研究。提出面向支架动特性管控的动力学特性指标,可以全面表征仪器支架在随机振动激励下的动力学特性,并可据此构造优化目标,以对支架动力学特性进行有效管控。提出典型仪器支架的动力学管控方法,实现了将支架动特性设计融入支架结构设计流程中。针对一种典型的仪器支架开展了随机振动试验与有限元仿真分析,验证了随机振动响应预示方法的准确性,并以此为基础,对其进行了动力学管控。以某型支架为对象开展的动力学管控,将支架上相对安装基础的振动量级放大倍数从4.2降低到1.67。结果表明,提出的典型仪器支架动力学管控方法可在研制初期改善仪器支架的动力学特性,对提高飞行器可靠性和环境适应性具有重要意义。     

“航天飞行器力热等耦合环境评价与防护技术研究”专题序言

正新型航天飞行器服役条件更加恶劣,如针对高超声速飞行、星际再入飞行等新的需求,飞行器在临近空间长航时高速飞行或再入大气层时,所经受的气动热环境较其他更为恶劣;大型复杂在轨航天器由于太阳辐照和空间冷黑背景影响,会导致轻质低刚度结构热致振动和不稳定。耦合效应更加显著,涉及多尺度、多物理场、多过程的耦合问题。航天飞行器力热等耦合环境评价与防护技术研究成为越来越重要课题。     

航空电子设备加速可靠性试验有限元分析应用进展

通过综述有限元分析在加速可靠性试验中的最新应用成果,分析了航空电子设备加速可靠性试验技术的基本现状和存在的挑战.主要从航空电子设备可靠性试验现状、有限元理论基本概念和应用方法以及有限元在电子设备可靠性试验的工程运用现状等方面进行了综述分析.首先对有限元理论的基本概念、原理和主要应用方法进行了阐述.其次,结合有限元分析在航空电子设备加速可靠性试验的应用研究现状,总结了其优缺点.研究发现,有限元分析能较好地解决航空电子设备加速可靠性试验中试验成本高、操作复杂的问题,可以较好地完成对加速可靠性试验的仿真模拟.最后对有限元分析应用于航空电子设备加速可靠性试验的研究方向进行了展望,提出了将有限元分析与传统可靠性理论相结合的几点研究思路,为未来航空电子设备加速可靠性试验方法提供整体发展思路与建议.     

某型直升机成品环境鉴定试验工作管理

装备环境适应性的提高有赖于环境工程工作的全面开展,环境工程管理和环境试验是环境工程工作的两大方面。在产品设计定型阶段,通常把环境鉴定试验作为环境质量特性把关的重要手段。以某型直升机新研改型成品为例,通过开展一系列环境工程管理工作,探索出了一套适宜直升机环境鉴定试验管理的方法,规范了试验要求,提升了试验的有效性,保证了该型机环境鉴定试验的权威性,为型号设计定型提供了有力保障,为后续机型的环境工程工作的开展积累了经验。     

滨海核电厂温排水相关若干问题研究

温排水是核电厂环境影响评价、取排水工程方案确定及工程可行性论证中需考虑的重要因素。本文针对核电厂取排水工程中与温排水散热特性相关的若干重要问题进行了研究和论述。结合海南昌江核电厂取排水工程设计、温排水模拟和温度场原型观测成果,对取排水明渠或管道中的水温沿程变化、取排水岸上回流时间迟滞、海域水面散热计算、淹没深层排水的三维水力热力特性等问题进行了论述,总结了当前研究中需要改进的内容,并给出了进一步优化与水温相关的设计、科研等方面的方法。     

航空结构材料环境适应性研究进展及发展方向

对航空结构材料环境适应性研究进展进行了综述,其中包括新型航空材料的环境适应性研究和环境-力学因素耦合作用对航空结构材料环境适应性的影响,最后阐述了环境适应性研究的结构化趋势,并指出了航空结构材料环境适应性研究未来将重点关注户内加速试验技术、环境适应性评价技术以及环境适应性数据的深度开发与应用,将各种科学技术和工程实践用于减缓环境对结构材料的损伤,提高装备的耐环境能力。     

区域大气环境模拟系统RegAEMS的研究进展

区域大气环境模拟系统RegAEMS是我国自主发展的空气质量模式之一,包含中尺度气象模式MM5/WRF/TAPM和大气环境模式AEM,并能与区域气候模式RegCM耦合,可以用于酸沉降、光化学烟雾、细颗粒物、重金属元素等大气污染的形成机理、模拟预测、管控对策、环境影响和气候效应研究.本文主要介绍RegAEMS的发展历程、框架结构和主要性能,重点介绍近期的模式改进和模拟验证情况.研究表明,改进的RegAEMS在硫酸盐、二次有机气溶胶、臭氧和氮沉降方面具有较强的模拟能力,可以用于区域大气复合污染模拟预测和管理控制的基础研究及业务应用.     

地铁环境振动预测方法浅析

简要介绍了国内外关于地铁环境振动预测方法的研究概况,在作者研究分析地铁振动传播途径和主要影响参数基础上,给出了简单定量预测地铁环境振动程度之方法,应用该方法所得到的预测值,与现场实测值误差在±2dB范围内.     

400g-t复合环境试验离心机研制

目的研制一种容量达到400g-t的复合环境试验模拟离心机,能够实现离心-振动、离心-温度等复合环境模拟试验的开展。方法分解离心机的技术指标,进行总体部件设计、主驱动控制设计以及关键部件设计。系统配置静、动平衡检测装置,同时设计静态平衡调节装置。结果设计的静态平衡调节装置最大能调节6 t负载。系统预留多种复合模拟试验接口,可以实现离心-振动、离心-温度等复合环境模拟试验的开展。结论设计的400g-t综合环境试验离心机达到设计指标,满足工程应用与科学研究需求。     

某型号无人机环境试验技术策划

根据某型无人机结构特性与使用环境,对其气候环境与力学环境试验进行技术策划,确定其环境试验内容、试验条件与方法。采用经验总结与气候、力学环境载荷分析的方法,分析环境因素对无人机工作可靠性的影响和该型无人机飞行环境,总结工作使用状态下的环境载荷,并确定其气候与环境试验内容、条件与方法。总结确定了该型无人机的主要环境载荷,确定了该型无人机环境试验项目与试验条件,并最终进行了环境可靠性试验实施。     

航天器动力学试验评价技术

回顾了国内外航天器动力学试验评价技术的研究和应用,分析了国内航天器动力学试验存在的问题,阐述了复杂航天器的发展对于航天器动力学试验评价体系提出的新要求,重点分析了在评价内容、航天器环境、航天器环境模拟方法、航天器环境效应、测量与分析、评价方法及准则方面必须突破和解决的若干关键技术,展望了航天器动力学试验评价技术的发展前景。     

印制电路板诱发气候环境试验方法研究

为提升装备环境适应性设计水平,开展了印制电路板诱发气候环境试验方法研究。规定了电子设备印制电路板诱发气候环境试验的设备、仪器、样品、过程及评价等内容。适用于指导开展电子设备印制电路板诱发气候环境试验与制定评价规程。该试验方法在经过不断改进与完善后,将成为电子行业基础的的试验与评价技术规范。