再入环境测量火箭测试平台总体设计与关键技术

目的研究弹头再入飞行时表面的脉动压力等参数特征及变化规律,借助火箭测试平台飞行试验,同步获取自由飞行状态下载荷段外部脉动压力、时均压力、温度与内部结构振动、冲击响应数据,认识和预测脉动压力载荷与结构响应的相关性,同时为结构响应等效的数值模拟验证提供支撑。方法根据飞行试验测试的目的和要求,计算火箭测试平台的总体参数和设计系统组成,开展总体设计技术、测试系统设计技术、防热设计技术、气动弹道设计技术等关键技术研究。结果设计了再入环境测量火箭测试平台,并完成了地面试验验证,用于开展飞行试验,获取典型再入环境下的气动力热数据、弹道参数和结构响应数据。结论通过地面试验,验证了再入环境测量火箭测试平台总体设计的正确性和系列关键技术的有效性。     

再入飞行振动环境试验等效性探讨

目的提高再入体实验室模拟再入飞行振动环境的等效性,确保地面环境试验结果的可靠性。方法首先分析再入飞行过程中受脉动压力等因素影响诱发的振动环境载荷特征。其次,基于飞行实测数据,分析再入飞行振动响应的空间分布规律和频域能量分布特征。最后,将飞行试验实测数据与传统实验室振动模拟试验结果进行对比,从载荷传递规律、空间分布规律、频谱特征等方面对主要关注区域"天地"响应存在的差异进行探讨,研究实验室等效模拟再入飞行振动环境的因素。结果针对特定的再入体结构,设置有限等效响应目标点,通过对试验系统动态特性分析、夹具优化设计、试验控制方式、振动台激振模式等多方面综合研究,可以提升再入飞行振动环境模拟等效性。结论提出了以"天地一致性"为目标的工程可行措施和实验室振动试验等效原则,为再入飞行振动环境的实验室等效模拟提供了支撑。     

“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。     

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。     

再入飞行器振动环境工程预示方法

目的为再入飞行器振动环境设计提供方法支撑,并为结构设计和地面环境试验条件制定提供载荷输入。方法分析再入飞行器振动环境主要特征及其诱导因素,结合飞行试验实测振动数据研究小攻角对飞行振动环境的影响规律,辨识出脉动压力与动压、马赫数以及攻角的关系式。在传统脉动压力预测方法基础上,建立涉及攻角影响的再入飞行均方根脉动压力预测模型,并给出再入振动环境工程预示方法。结果构建模型计算的脉动压力变化趋势与实测振动量值变化趋势基本一致,辨识出来的脉动压力与攻角、动压以及马赫数之间的关系式是基本合理的。结论基于实测数据及脉动压力特性建立了再入飞行器振动环境工程预示模型,结合实测振动数据和气动载荷数据可预测出再入飞行器振动环境,能够实现再入飞行器振动环境载荷的精细化设计,并为结构设计提供载荷输入。     

热电池失效分析及等效加速贮存试验技术

目的建立基于实测环境载荷的热电池等效加速贮存试验技术,掌握其在环境载荷作用下的性能退化规律。方法在分析热电池组成和所受环境载荷情况的基础上,分析热电池的主要失效模式,设计基于实测环境数据的等效加速贮存试验,开展热电池等效加速贮存试验,分析热电池性能和热图像的变化情况,利用粒子滤波算法对电池剩余电容量进行预测。结果随加速循环次数(时间)的增加,热电池的电容量下降。热图像表明,热电池经过等效加速贮存试验后,其放电过程表面温度要高于初始放电表面温度。粒子滤波算法能够有效模拟电容量的退化过程,电池剩余电容量预测结果与试验结果误差在10%以内。结论等效加速贮存试验得到了热电池的性能退化规律,从而为热电池的贮存试验提供一种解决方案。     

“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。     

再入飞行力热环境测量的模型飞行试验设计

目的获取钝锥外形飞行器再入飞行力热环境参数,建立更为准确的环境预测模型,开展基于无控火箭的模型飞行试验设计。方法根据转捩区、湍流区时间提出了无控惯性飞行弹道的落速约束。根据环境预测建模需要,确定环境参数类型及测点布局。采用弹道耦合的气动加热计算模型、脉动压力预示的工程算法、脉动压力与发动机激励下振动响应的相似外推方法等计算分析飞行全程的内外温度、时均压力、脉动压力和振动环境。结果得到了温度、压力和振动环境的极值,确定了主要测量技术要求。结论外部温度量程范围为0~400℃,可测量的最大温度变化率不低于20℃/s。压阻式传感器量程上限为25PSI,压电式传感器量程上限为5 PSI,耐高温环境不低于220℃且具有温度补偿功能。振动量程范围为–100g~+100g。     

基于PANDA平台的飞行器脉动压力激励随机振动响应分析

目的形成自主再入飞行数值模拟预测技术。方法采用模态叠加法开展自由结构的多点脉动压力激励随机振动响应分析,基于PANDA高性能力学分析平台进行并行实现研究,构建相应的求解模块。针对飞行器再入过程,基于自主研发的软件模块,分析飞行器自由状态的模态特性及其在实测脉动压力载荷下的振动响应,并与商业软件分析结果进行比对。结果模态振型的误差小于0.2%,位移均方根响应云纹分布一致,最大值和最小值的误差分别为1.93%和6.14%。结论验证了相关功能的正确性,证明PANDA平台可以用于实际工程的结构分析中。     

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。     

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。     

航天动力学环境的最新进展与技术展望

总结了近年来航天动力学分析、试验方面的最新成果。按照航天飞行器寿命期不同阶段的特点,对动力学试验与理论建模、分析预示、试验技术、测量方法,特别是地面气候复合以及高速飞行热结构动力学分析与试验方面的工作进行归纳,并指出存在的不足,以及未来发展的方向。通过工程研制中的分析与数据积累修正,在建模分析预示、条件制定以及测量技术等方面取得显著成果,但由于飞行器复杂,在准确精细预示方法、热结构预示与试验技术方面以及气候复合状态下的分析与试验方面尚需大量研究。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。     

基于多因子影响的东南沿海地区服役涂层环境试验设计

目的通过分析东南沿海地区车辆服役环境特点,提取了光照、温度、水、化学介质四种影响因素,分析四种影响因素的影响机理、影响方式、影响效果。方法对《GJB 150A—2009军用装备实验室环境试验方法》的基本运用方法及裁剪技术进行初步探讨,依据该标准制定东南沿海地区服役车辆涂层实验室试验的流程方法,并进行试验验证。结果实验室加速腐蚀试验结果与现役涂层腐蚀情况具有较好的相关性。结论为东南沿海地区涂层环境试验的设计、实施及测评,对涂层寿命预测、有效性检验和维修保养方案制定提供了重要的依据。     

虚拟试验技术在舰船材料寿命预测中的应用

介绍了国内外舰船材料寿命评估及腐蚀数据库工作的现状,指出了传统腐蚀测量分析方法在特殊环境应用中的不足。分析了虚拟技术在海洋环境试验中的应用前景,提出了建立虚拟环境平台,发展设备腐蚀寿命软测量环境预测技术的建议和措施。     

弹箭外表面接插件高温高湿度耦合环境试验方法研究

目的 在地面条件下更真实地模拟弹箭外表面电器接插件在雨、雪、雾等高湿度条件下的飞行环境,方法利用数值分析方法,通过综合对比相同喷嘴结构下不同出口尺寸的外流场形态、不同压差下喷嘴出口流量等计算结果,确定喷口尺寸和工作压力.通过涡流黏度云图,确定接插件与喷嘴的相对位置关系.通过建模对喷淋方案进行效果预测后,搭建配套试验系统,并在石英灯加热器热辐射环境下开展高温高湿度耦合环境实效模拟试验.结果 试验中加热条件能够满足飞行过程中的表面温度及总加热量要求,水气环境模拟达到1.82 mm/min条件.试验后,对参试产品进行阻值测试、剖面碳化层厚度测量和热解产物分析,表征电气特性良好.结论 所述试验方法能够同时有效模拟高温高湿度飞行环境,能够对雨、雪、雾等高湿度条件下的接插件产品的飞行可靠性进行有效评估.     

基于时序的导弹武器系统环境适应性分析方法

目前导弹武器系统的环境适应性分析方法主要是基于剖面分析的定性分析,分析结果比较依赖个人经验,某些情况下可能无法全面识别风险,并且出现反复发作的环境适应性问题。基于此,文中开展了相关研究,全面、合理地分析导弹武器系统的环境适应性,提升装备质量特性水平。提出了基于时序的武器装备环境适应性分析方法,给出了基于时序的环境要素分析方法、产品要素分析方法和基于研制流程的工程实施方法。将该方法应用于某战术导弹,发现了63项环境适应性风险,其中有3项影响成败,通过采取针对性改进措施确保了首飞和后续多发飞行试验任务连续成功。该方法可以充分暴露武器系统环境适应性风险,并且可以作为一种风险识别方法应用到试验充分性分析和测试覆盖性分析中,具有重要的工程应用和推广价值。     

车辆高原环境模拟试验技术发展现状综述

由于高原环境对车辆性能影响的严酷性,现代车辆的高原环境适应性越来越受到重视,推动了车辆高原环境模拟试验技术的快速发展。阐述了车辆高原环境模拟试验技术的基本内涵,以及车辆高原环境适应性试验的类型、特点和试验项目等,分析了国内外高原环境模拟试验技术研究与发展概况。以某型车辆高原环境实验室为例,详细介绍了车辆高原环境实验室的结构、功能及原理。     

军用装备长贮寿命预报方法

根据自然环境试验研究的成果,总结了装备长贮寿命预报方法,主要包括:逐级预报法、相似装备预报法、逐步排除法、薄弱环节法和现代数学建模法。充分利用和发展装备长贮寿命预报方法将增强装备环境试验的效能,提高装备的环境适应性。