某型号在作战流程中,导弹完成快速起竖后需将发射架快速回收到位,发射架起竖、下放时间及过程中的冲击响应对型号的作战准备时间及发射安全性有重要影响,多级起竖液压缸在发射架快速回收过程换级时会产生较大的冲击振动,为解决这一问题,液压缸在换级时研制了节流缓冲装置。针对此技术开展仿真方法研究,对液压系统起竖回路及缓冲装置进行了理论分析,基于某型号多级起竖液压缸建立机械液压联合仿真模型,通过与试验数据的对比,验证了该仿真方法的正确性,对控制流程优化和液压系统缓冲参数的确定具有指导作用。

通过测量火箭弹发射状态下 ,发射装置受燃气流的冲击时支腿和俯仰油缸的受力变化 ,运用支腿受力计算公式计算在某一设定的燃气流冲击力作用下支腿的受力值 ,与试验值相比较 ,如果两者差值在规定的精度范围内 ,则认为该设定的燃气流冲力 ,即为作用到发射装置上的燃气流冲击力 ;运用能量守恒原理 ,利用测得的俯仰油缸冲击力增量 ,导出俯仰系统的扰动角速度 。

针对高超声速稳态巡航飞行的气动参数/轨迹联合优化问题,设计了嵌套形式的两级优化器。其中,内层优化器针对巡航轨迹进行优化,优化算法选用序列二次规划算法(Sequential Quadratic Programming,SQP);外层优化器基于巡航轨迹的优化结果,对气动参数进行优化,分别采用序列二次规划算法、遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和基于两者的混合算法进行优化。对整个联合优化问题进行了描述,对嵌套联合优化的方法优势和流程进行了说明。给出了嵌套优化器在内外2层的优化模型,包含设计变量、目标函数和约束条件。最后,进行了多组联合优化仿真,得到了巡航航程随升阻比提高的优化幅度曲线。同时,对不同外层优化算法下的优化全局性、计算效率等进行了对比分析,并结合各方法的优缺点,给出了实际优化问题中优化算法选用的建议。

为了预防高超声速飞行器空气舵系统流、固、热、电、磁等多物理场的耦合作用所引发颤振失稳开展颤振抑制研究,建立了将热环境下舵面结构动力特性、高超声速非定常气动力、舵机环节非线性动力学特性耦合起来的舵机-舵面耦合系统数学模型和颤振特性分析方法;对某舵系统进行了数值分析,研究了热环境、电动舵机设计参数以及指令信号幅值对颤振速度的影响,提出在舵机电流环加入超前滞后环节的颤振抑制措施。仿真结果表明,该方法能有效地提高舵系统的颤振速度。

为了研究高超声速飞行器尖化前缘热环境特点,对尖化前缘外形进行测热测压风洞试验,同时利用数值分析和理论手段开展尖化前缘热环境预示方法研究。获得了两种小尺寸前缘半径尖化前缘外形压力和热流的分布规律,分析了在半径较小的情况下,经典的Fay-Riddell驻点热流计算公式和前缘后掠圆柱方法的适用性。研究结果表明,Fay-Riddell公式在小尺寸的情况下已不再适用,采用层流后掠圆柱方法可以模拟尖化前缘中心线上的热环境。

针对系统内不确定性参数摄动的高超声速飞行器(Hypersonic Vehicles,HV)模型,考虑到传统气动系数简化模型无法真实反映飞行器的气动特性和高超声速下某些不确定性参数摄动的问题,提出了一种改进的气动系数模型,利用改进模型得到准确的气动系数参数,设计了一种基于某些不确定参数的模糊函数逼近的高超声速飞行器滑模控制器。应用模糊函数的强大函数逼近能力对不确定参数进行逼近,应用非线性最小二乘法对改进的气动系数模型进行参数辨识,并与滑模变结构控制结合,提高了系统的鲁棒性,并实现了对系统指令的稳定跟踪控制。仿真结果表明,飞行器在加入速度阶跃指令和高度阶跃指令后,系统能够保持稳定性,并对不确定性参数具有很强的鲁棒性。

为避免飞行器复杂气动建模过程以及使用极大似然法时需要对初值进行估计,利用前馈神经网络能够逼近任意函数的能力,对飞行器纵向气动特性进行辨识。该方法能够避免建立气动模型与估计参数初值。利用前馈神经网络的导数特性,推导了三层神经网络辨识飞行器气动参数的导数法。使用该方法与Delta法对气动参数进行了辨识。仿真结果表明前馈神经网络对气动系数具有较好的拟合效果并验证了两种参数辨识方法的有效性。通过对比发现导数法在求解气动参数时优于Delta法。

同心筒发射装置(Concentric Canister Launcher,CCL)是一种新型舰载导弹垂直发射系统,导流锥是同心筒发射装置中重要的组成部分,用于发射过程中对燃气流进行导流。基于正交试验方法,对影响导流锥底部压力的高度、角度、底部半径进行优化设计,按照设计参数生产加工导流锥产品,在同心筒发射试验过程中对其进行底部压力值测量。结果表明压力值满足设计要求。

在某型筒弹吊具的紧固装置中设计有支撑臂,为减小吊具的整体质量,需要对支撑臂进行轻量化设计。为实现该设计目标,以灵敏度分析为基本方法,根据初始参数以及受力、挠度的要求,改变横板、侧板壁厚的参数,得到了最小质量,计算出了对质量、应力、挠度灵敏度最大的壁厚参数,可为进一步选用合理的材料实现轻量化设计提供参考依据。

考虑时变啮合刚度,建立了含齿侧间隙的二级齿轮传动系统非线性动力学模型。模拟高频振动激励的复杂工况,建立齿轮传动的Adams模型,研究分析了侧隙和负载偏心量对齿轮啮合力的动态影响,表明在外界非恒定干扰力矩下,侧隙会导致齿轮啮合力的动态变化,减小偏心质量可以抑制啮合力和速度的波动。