“再入飞行动力学环境预测与地面试验技术”专刊序言

正导弹武器装备在贮存、运输及飞行全任务剖面中,将遭受各种环境因素的影响,其中,再入环境的影响尤为突出:再入飞行时,外表面的高速绕流流场将诱导复杂的振动、噪声、过载和气动热等环境,有可能产生复杂的环境效应如结构破坏、可靠性和安全性问题。因此,认识再入环境、建立合理的试验考核手段,是进行产品环境适应性设计与评估的基础。     

导弹装备包装对性能的影响与对策

主要论述了导弹武器装备包装的意义,包装的特点和分类,包装的现状和存在的问题,包装对导弹装备性能的影响和对策.导弹装备包装所采用的包装材料、包装器具、包装技术直接影响导弹装备的作战性能、运输性能、存储性能.采取必要的封存包装、涉水包装、便携包装、空投包装、防爆包装、防静电包装、防电磁包装、防辐射包装、反侦察包装等手段,使导弹装备的包装起到容纳装备、保护装备、隐蔽装备、方便储运、方便取用的作用.     

基于Elman网络的导引头舱停放温度环境条件预计

目的克服现场温度测试难以短时间内获得高温极值的缺陷,准确制定导弹导引头舱机场停放高温环境条件,提出一种导引头舱内高温预计的方法。方法在导引头舱内温度测试数据基础上,建立基于Elman网络的导引头舱温度预计模型,并与BP网络预计模型、线性网络预计模型进行对比,通过均方误差(MSE)、拟合相对误差(MRE)和最大绝对误差(MAE)等指标评估3种模型的预计能力。结果基于Elman网络的温度预计模型精度比BP网络高出约1℃,比线性网络高出约1.5℃。结论 Elman网络温度预计模型具备准确预计导引头舱内温度的能力,该方法可用于导弹停放温度预计工作,为确定导弹贮存温度环境适应性要求提供参考。     

内嵌式蒙皮散热器气动阻力影响研究

目的 开展内嵌式蒙皮散热器对小型飞行器气动阻力影响研究,探明气动阻力产生的原因及影响因素。方法 利用数值仿真技术,对气动阻力增大的诱因进行理论分析,分别研究蒙皮散热器引流口半径、导流口半径和翅片厚度等结构参数对飞行器气动阻力及散热性能的影响,进而平衡蒙皮散热器散热能力和飞行器气动阻力等设计指标。结果 配置蒙皮散热器为电子设备提供热沉会导致小型飞行器气动阻力增大,原因是配置散热器诱导产生了额外的压差阻力和摩擦阻力。结论 增大引流口、导流口半径可减小压差阻力,增加翅片厚度,则可减小摩擦阻力,进而减小飞行器气动阻力。增加翅片厚度,可使气动阻力减少20%以上,同时也会导致传热性能的显著降低,增大引流口、导流口半径则可在一定程度促进传热。     

再入攻角对弹头锥身气动热环境及结构热响应影响研究

目的分析再入弹头锥身气动热环境及结构热响应,研究再入攻角振荡对其影响规律。方法建立基于工程法的气动热/结构热响应耦合计算方法,并采用该方法开展锥身典型位置气动热环境及结构热性计算分析。结果随着再入攻角的振荡衰减,各典型子午面冷壁热流密度曲线围绕90°子午面热流密度曲线振荡,其振幅呈现先振荡增大、后振荡衰减的变化规律。与90°子午面相比,各子午面总加热量均有所增大。再入攻角振荡引起的金属层外壁面温度最大振荡幅值为3K,但对最终时刻结构温度影响较小。结论计算弹道条件下,再入飞行攻角振荡对气动热环境及结构热响应影响较小,可通过增加余量的方式给予考虑。     

加工误差对压气机叶栅气动性能的影响

目的 研究不同区域加工误差对叶片气动性能的影响。方法 选用轴流压气机出口级静叶叶中截面,以叶型厚度变化和中弧线变化为特征,分别在叶型前缘、最大厚度和尾缘区域添加加工误差,采用数值模拟方法,对比设计叶型气动性能,研究叶型各区域几何偏差对性能的影响。结果 叶型前缘几何偏差对气动性能的影响最大,偏差造成的中弧线偏移对性能变化起主导作用。尾缘区域几何偏差对性能的影响趋势与前缘区域完全相反。考虑叶型整体偏差时,轮廓度正偏差造成的性能恶化更加显著。结论 所得的几何偏差影响规律可为实际叶片加工过程中工艺的制定和超差审理提供数据支持。     

航空相机载荷舱热环境分析

目的详细分析航空相机主体热设计的关键边界条件--航空相机载荷舱的热环境。方法通过载荷舱的热平衡方程,分析影响载荷舱热环境的主要因素,系统地总结适用于工程应用的分析方法。结果对于辐射热环境需考虑大气透明度、地面状况等因素,对流热环境可采用Hilbert提出的经验表达式计算载荷舱背风面的对流换热系数,气动热环境采用Eckert参考焓法估算载荷舱的气动热是合适的,且宜采用电热防冰系统及热空气加热防结露系统。结论该研究结果是航空相机主体热设计的基础,适用于对各类航空相机载荷舱热环境分析和环境控制系统设计。     

贮存使用环境对导弹性能的影响机理

目的分析影响导弹性能的主要环境因素及影响机理。方法根据导弹的贮存条件和环境因素的重要性,分析影响导弹性能的主要环境因素,分析总结其影响机理。结果影响导弹性能的主要环境因素包括温度、湿度、振动与冲击、重力、气压和静电,其中温度的主要影响机理是引起力学性能、电器性能、气体和液体对容器的压力、化学反应速度的变化,湿度的影响机理是水膜、凝露的形成和产品的吸湿,振动与冲击的影响机理是疲劳损伤和极限破坏,重力影响固体发动机粘接界面的机理是药柱温度小于平衡温度引起的扯离应力,气压的影响机理是空气压力、空气密度和空气含氧量的变化,静电的影响机理是静电放电和静电引力。结论环境影响导弹性能的机理,对通过设计提高导弹的环境适应能力和使用环境控制都很重要。     

热防护系统热真空模拟试验技术

介绍了一种能模拟可重复使用运载器热防护系统内、外表面气动热和压力环境的热真空模拟试验装置,该装置不仅能模拟TPS外表面所受气动热和气动压力条件,还能模拟TPS内表面的真空压力环境。其外部环境压力4．0×10^2-2.0×10^5Pa,内部环境压力4．0～1．013×10^5Pa,热面温度可高达1100℃。利用该装置可以对热防护系统的传热性能进行稳态和瞬态测试。简要介绍了该装置的构成及功能,以及用其进行材料和结构的传热性能测试的试验方法。该装置的研制将为我国高超音速飞行器热防护系统的验证提供必要的技术手段。     

舵面结构热模态试验方法研究

目的 探究高温对舵面结构模态试验结果的影响.方法 以导弹舵面为研究对象,开展高温环境下结构模态试验方法研究.基于石英灯热辐射高温加热系统和模态测试系统搭建热模态试验测试平台,采用带水冷装置的耐高温加长激振杆实现激励的施加,设计耐高温陶瓷引伸杆进行振动信号的测试,通过有限元仿真分析与试验数据对比,验证所提热模态试验方案的可行性.结果 当激振杆的正弦扫频试验在20～1000 Hz范围内,其传递函数值接近于1,说明激振杆传递性能良好.陶瓷引伸杆对试验件前四阶模态频率及振型影响较小,验证了陶瓷引伸杆设计的有效性.试验数据表明,试验件材料的刚度随着环境温度的升高逐渐降低,导致各阶模态的频率呈逐渐降低的趋势.结论 高温会使舵面结构的模态参数降低,该研究为后续型号产品的热模态试验提供了的试验手段和技术支持.     

反舰导弹射击精度评估研究

分析了反舰导弹射击精度评估领域命中概率与圆概率偏差、命中区域圆概率偏差的分歧,提出了制导概率椭圆偏差和制导概率圆偏差的新概念。将反舰导弹飞行末段雷达导引头波束覆盖区域与打击目标水面舰艇轮廓大小进行了比对,根据比对结果划分为雷达导引头波束完全覆盖、部分覆盖和内嵌于目标三个等级,对应提出了命中概率评估方法、制导概率椭圆偏差评估方法和制导概率圆偏差评估方法。通过反舰导弹对快艇、驱护舰和航母三类目标射击精度评估算例验证了反舰导弹射击精度评估总体方案的全面性和三类方法的适用性。     

真空热试验红外加热笼运动驱动系统设计

目的解决在航天器真空热试验中,单纯依靠红外加热笼自身设计,无法兼顾高、低温工况外的热流模拟需求问题。方法设计一套运动驱动系统,并应用于型号试验,通过调整红外加热笼的相对位置,调节不同工况下外热流模拟能力。结果该系统满足空间环境模拟器机械和电接口要求,克服了真空热试验环境高真空、超低温等因素的影响,实现了红外加热笼的平稳可靠移动,使其最大、最小辐射热流密度等指标得到显著提升。结论真空热试验中,通过运动驱动系统适时调整红外加热笼的相对位置,可以使其更好地适应不同工况需求,并提高外热流模拟整体能力。     

基于Bayes的导弹加速贮存试验参数估计

目的研究导弹加速贮存寿命试验中的参数估计问题。方法拟在小子样的情况下,设计一系列反复连续的导弹加速贮存仿真试验,将前一试验的结果作为之后试验的先验分布,基于Bayes方法建立导弹加速贮存寿命模型,给出贮存寿命参数估计算法,探讨导弹贮存可靠性评估方法。结果算例给出贮存寿命参数的极大似然估计,利用RBA方法对参数估计值进行降偏修正,得出参数的修正似然估计值,给出导弹贮存可靠度。给出的参数估计在均方误差意义下结果较优。结论序列试验Bayes算法易行、精度高,可有效对导弹贮存可靠性进行评估。     

高超声速飞行器翼前缘射流降热研究

目的获得高超声速飞行器翼前缘射流降热机理。方法通过计算流体力学(CFD)方法,针对典型高超声速带翼飞行器开展飞行马赫数为15条件下的射流干扰热环境规律研究,分析无射流翼前缘气动加热特性,确定热流严酷射流开孔区域,分别在翼前缘激波干扰及翼后段布置射流孔,并设计射流流动参数,开展射流总压与来流总压比率在0.002～0.02范围内的流场仿真计算,获得局部流动及表面热流分布特性,针对计算结果进行对比分析。结果随着总压比率逐渐增大,激波干扰以及机翼后段射流孔区域热流均显著降低,降幅达76%～99%。翼中段无射流典型位置总压比率为0.002时热流增高,增幅为11%～24%,随着射流总压增大热流降低,降幅达68%～86%。高射流总压比率局部射流孔前热流增大2倍以上。结论射流影响下降热机理是射流将高温气体推离壁面,局部表面热流显著降低。低射流总压比率亚音速射流作用区域向下游延伸距离短,不会引起局部再附热流增大。高射流总压比率音速射流降热影响向下游明显延伸,增强射流强度可以增加延伸区长度,同时会诱导局部射流孔前再附热流显著增大。     

导弹振动问题对系统可靠性的影响及应对策略

在对导弹振动问题数学模型分析的基础上,研究了导弹弹性振动对系统可靠性的影响并给出了针对该问题的系统控制策略,包括避免导弹控制系统频率与振动固有频率耦合的设计策略、在控制回路中滤波陷波器的设计方法以及调节敏感元件位置的方法。     

温度因素对地空导弹武器装备的影响与相关防护研究

温度环境对地空导弹武器装备的设备和元器件等有着严重的影响,是地空导弹武器装备使用维护中一个不可回避的问题。通过对温度环境下装备失效机理的研究,分析了各种温度环境对武器装备产生的影响,给出了一些有效的防护方法和措施,并给出了环境温度对地空导弹武器装备影响的评价方法。     

地空导弹装备环境适应性研究与分析

介绍了环境适应性的概念,讨论了装备环境适应性与可靠性的关系,分析了地空导弹装备所面临的自然环境,通过对温度、湿度、沙尘盐雾、雷电和高原等因素对地空导弹装备影响的研究,提出了相应的应对措施,这对提高地空导弹装备的环境适应性具有重要的作用。     

高海拔环境对固体导弹的影响

分析了高海拔的自然环境条件,首次系统研究了固体导弹各系统在高海拔环境下的影响,通过试验数据说明固体导弹在高海拔条件下的适应性能,提出了适应性使用的建议,对固体导弹高原环境使用有一定的指导意义。     

基于多级有限元方法的导弹武器定寿延寿研究

提出了多级有限元的概念,将导弹结构定寿延寿工作划分为3个有限元分析步骤进行,在有限元分析的过程中考虑了导弹结构原始状态、老化缺陷状态及修理/换件的影响,对导弹结构强度及剩余寿命进行了科学准确的评判.利用该理论对含有老化和裂纹等损伤因素的药柱结构质量状态和对出现的裂纹损伤进行修复的效果进行了评价.结果表明,该方法科学合理...