高超声速飞行器预设性能反演鲁棒控制

针对吸气式高超声速飞行器的飞行控制问题,提出一种新的预设性能模糊反演控制设计方法。通过构造一种新的预设性能函数,在初始误差正负未知的情况下,可以保证跟踪误差能够按照预定的收敛速度、超调量及稳态误差收敛至任意小的区域,同时实现了对跟踪误差稳态性能和瞬态性能的约束。为提高控制系统的鲁棒性,在反演控制的设计框架下,引入模糊控制器逼近动力学模型中的不确定项。为避免传统反演方法中存在的"微分膨胀"问题,引入滑模微分器对虚拟控制量的导数进行精确估计。最后,通过不同初始误差下的轨迹仿真验证所设计控制系统的有效性。     

风洞轴流压缩机安全特性研究与运行保护

为了确保0.6m连续式风洞轴流压缩机的运行安全,分析了轴流压缩机的安全运行特性及其与风洞的安全相关性,同时介绍了压缩机现场安装、调试与运行中采取的安全保护措施,获得了安全运行经验。     

某高超声速飞行器助推段纵向控制策略研究

为解决某高超声速飞行器助推段纵向控制的问题,以火箭助推垂直发射式飞行为对象,对其高超声速飞 行器助推段纵向控制策略进行研究。根据飞行器的飞行环境和自身结构,给出特性分析并剖析了控制难点,建立运 动参数时变模型,提出纵向姿态控制、增稳控制和迎角保护策略。分析结果表明：从稳定性和操纵性两方面与迎角 相比,俯仰角控制器具有更好操稳性,俯仰角速率指令内回路在助推段相比于阻尼内回路具有更好的鲁棒性。     

储罐腐蚀检测新技术

超声波罐壁腐蚀检测技术利用超声波自动爬行检测系统,对需要维修的储罐进行壁厚腐蚀状况检测,由原来的点检测变成了面检测,提高了检测精度;不需要抹偶合剂,壁厚腐蚀测量通过干偶合双晶传感器,提高了测试速度和精度;传感探头是装在特殊的罐壁爬行器上,爬行器依靠强磁材料吸附在罐壁,通过遥控器控制运动轨迹,不需要搭脚手架进行高空作业,解决了罐顶检测的难题;检测结果不需要人工记录,传感器将检测结果通过爬行器的传输电缆输入探伤机,探伤机将接收信息的储存、处理形成检测报告。     

基于化学反应的高超声速弹丸头部气动热预测

为了准确预测高超声速弹丸表面的气动热问题,在考虑热化学反应的情况下,基于SST k-ω、表面反应和二维非稳态热传导方程,建立了高速流场与弹丸结构紧密耦合的传热模型,并以某外形高超声速弹丸为研究对象,采用数值模拟方法,在不同飞行高度、不同飞行马赫数等条件下对比计算了有、无考虑化学反应时弹丸表面的气动热分布情况。计算结果表明,考虑化学反应对弹丸表面的热流密度有较大影响,弹体表面温度及其驻点处温度均有明显提高; 在飞行马赫数为5.5,飞行时间为1.5 s的情况下,随着飞行高度的增加,弹丸驻点处及弹身表面的温度会降低,但各高度上弹丸驻点处的温度在考虑化学反应较未考虑化学反应时高约200 K; 随着来流马赫数的增加,化学反应产生的热量越多,弹体表面及驻点处的温度增加越大。研究结果对高超声速弹丸的气动热预测与热防护具有一定的参考。     

一种高超音速目标回波快速捕获方案的设计与测试

工作于UHF/VHF频段的双基地雷达探测系统可作为高超音速临近空间目标探测的重要手段之一,为了解决探测系统快速发现与跟踪目标的实时性问题,提出一种基于GPU的临近空间高速高动态目标回波信号的快速捕获方法,给出了捕获方案的设计过程、软件设计思路和原理框图,并选择具有代表性参数的信号,在实际平台上进行测试并给出测试结果,验证了该设计方案的可行性。     

临近空间高超声速飞行器的直接力与襟翼复合滑模控制

为解决升力体构型再入高超声速飞行器的欠驱动强耦合问题,提出一种直接力与襟翼的复合滑模控制方案。再入式高超声速飞行器由于热防护要求以两片体襟翼控制俯仰、偏航和滚转3个通道,强气动耦合所引发侧滑角的持续高频大幅抖动将造成副翼控制量长时间处于饱和状态,进而导致控制系统失稳。为抑制侧滑角的抖动并使其快速收敛,在偏航通道引入一对具有开关特性的侧喷发动机,将系统构建为一个复合控制系统,并基于线性二次型最优控制与滑模控制理论分别为襟翼和侧喷发动机设计了控制律。在两种指令跟踪情形下将复合控制与常规襟翼控制方案进行仿真对比。仿真结果表明,新的复合控制系统能有效地抑制偏航通道的抖振现象,且使侧滑角快速收敛,同时能够使攻角与滚转角快速稳定地跟踪制导指令。     

近海面水层中声传播损失估计和分析

近海面水层通常存在声速梯度变化,并随着季节的更替而改变。根据南海典型中等深度海在春季、夏季、秋季和冬季的声速剖面,分析近海面水层中12 km水平距离内声传播损失的空间分布和频率变化规律。结果表明:春、夏两季由于负梯度声影区现象,声传播损失约在1 km的距离超过80 d B;秋、冬两季的典型特征是存在表面声道现象,当声源在近海面混合层内部时,混合层中声传播损失在截止频率以上小于球面扩展损失,而当声源深度大于混合层深度时,表面声道现象不明显。     

高超声速飞行器复合材料翼面结构1100℃高温环境下的热模态试验

为了在热模态试验中获得难于测量的超过1 000℃的高温环境下复合材料翼面结构的振动特性参数,将高温瞬态热试验系统与振动试验系统相结合,建立了可对高超声速飞行器耐高温复合材料翼面结构进行1 100℃高温环境下热模态研究的热/振联合试验系统。通过自行研制的耐高温陶瓷导杆引伸装置将复合材料翼面结构上的振动信号传递至非高温区域,使用常温加速度传感器对高温环境下高超声速飞行器翼面结构上的振动信号进行数据识别;并运用时-频联合分析技术对试验数据进行分析处理,实现了在1 100℃热/振复合环境下对复合材料翼面结构的模态频率、模态振型等关键振动特性参数的试验测试。研究结果为高超声速飞行器复合材料翼面结构在高温环境下的动特性分析及安全可靠性设计提供了重要依据。     

高精度海水声速测量系统设计

根据超声波渡越时间法超声波声速测量的原理,采用ARM微控制器结合高精度时间间隔测量芯片,设计了一种高精度海水声速实时测量系统。该系统将海水中声速的测量转成对超声波飞行距离和时间的测量,同时通过差值计算消除系统电路延时对测量结果的影响。文章介绍了系统的各个模块,且对渡越时间法海水声速测量系统的关键技术——高精度时间间隔测量方法进行重点阐述。测试结果表明系统对海水声速的实时测量精度达到了0.019 m/s。