为研究头部形状对无人机气动/隐身性能的影响,建立了头部外形改进前后的分析模型。基于FLUENT和物理光学法,研究了不同状态下的气动/隐身性能影响,提出气动性能影响分析的相对变化率概念。结果表明,头部外形改进可明显提高无人机气动性能,迎角4°时,升力系数相对增加率、阻力系数相对减小率、升阻比相对增加率分别为0.2258%,5.505%,6.065%;头部外形改进后,机身下方具有更大面积的高压区而其头部高压区相对较小,增加了升力,减小了阻力;头部外形改进对散射曲线分布影响不大,前向角域RCS曲线向内收缩较大,隐身性能提高,头部外形改进在频率和俯仰角变化时均有隐身性能提升效果,频率增加时,前向角域降低幅值最大可达6.6370 dB,俯仰角变化时可达11.4577 dB;头部外形曲面融合技术可有效提高无人机气动/隐身性能。

在导弹设计研发的初始阶段,需要精确获取导弹不同气动外形对应的气动参数。然而,获取导弹气动参数的传统方法存在价格昂贵、过程耗时等缺陷。为此,本文进行了基于神经网络的导弹气动参数预测研究,构建了利用思维进化算法优化的BP神经网络模型。建模结果表明,利用该方法进行导弹气动参数的预测是可行且有效的,在样本所确定的参数范围内,对导弹的气动参数拟合能力较强,具有较好的泛化能力。

利用有限元软件对某固体发动机O形橡胶密封圈装配过程进行仿真分析。研究了装配过程中密封圈材料参数、密封圈与发动机壳体摩擦系数、轴向装配速度和结构参数对密封圈剪应力的影响。结果表明,材料参数、摩擦系数以及装配速度是影响密封圈最大剪应力的主要因素。

基于鲁棒控制理论,针对弹性体导弹气动伺服弹性问题开展控制系统研究,通过建立导弹刚性弹性耦合全参数不确定性模型,在传统三回路控制结构的基础上设计了μ综合鲁棒控制系统。频域分析表明所设计的控制系统具有强鲁棒性,足以应对弹性体导弹的强不确定性。时域仿真结果表明,μ综合鲁棒控制系统在保证时域指标的同时,相比于经典PID控制系统,弹体一阶振动幅值约为其10%,衰减时间缩短至约0.5 s,有效抑制了弹体的弹性振动。

高超声速气动加热问题一直是高超声速飞行器设计中的关键,是气动布局设计、结构设计以及热防护选材等的重要依据。然而气动热的数值模拟受到网格尺度、数值格式等多种因素的影响,是目前计算流体力学的难点之一。本文选择典型的三维钝锥模型,主要围绕网格尺度、数值格式精度以及耗散对高超声速气动热问题展开相关研究。结果表明,随着网格雷诺数的不断增加,热流计算值呈现不断减小的趋势,在气动加热比较严重的部位,热流计算值对于网格尺度的敏感性更强;网格尺度较小时精度越高,热流计算越准确,而网格尺度较大时,具有高分辨特性的MDADF-HY格式更为占优;同时,适当的耗散也是数值格式能够准确计算热流的前提。

直接力/气动力复合控制的本质是利用直接力响应速度快的特性提升被控飞行器的机动性和快速性,能够有效补偿气动力不足导致的气动力控制响应慢问题。本文阐述了直接力/气动力复合控制系统的特性及关键问题,从发动机配置方式、国内外直接力建模研究现状、以及直接力控制干扰建模三方面介绍了直接力/气动力复合控制系统建模方法,从控制方式、国内外直接力/气动力复合控制研究现状、以及脉冲发动机点火算法三方面介绍了直接力/气动力复合控制方法,给出了可行的发动机复合系统稳定性分析方法,对直接力/气动力复合控制未来的发展趋势进行了展望,并对其关键技术进行了总结。

介绍了超磁致伸缩材料、压电材料、磁流变流体、电流变流体、形状记忆合金的功能以及其在电液伺服阀中的应用,对近几年电液伺服阀在结构改进方面的情况进行了论述,最后给出了电液伺服阀在数字化、水压方面的发展现状。

由于垂起固定翼无人机结构复杂,无论是采用数值模拟得到其非定常气动力还是采用单刚体建模方法建立其动力学模型都较为困难。为了解决该问题,通过CFD数值模拟机翼翼型的迟滞环线,引入无人机俯仰运动所产生的迟滞效应,通过ONERA方程建立无人机垂起改平飞过程的非定常气动力模型,最终基于多体动力学,将无人机划分成机翼、机身、旋翼、舵面的多刚体系统,通过凯恩方程推导并建立无人机动力学模型,通过数值仿真可以发现:多体动力学的方法适用于这类结构复杂无人机的建模,引入机翼的迟滞环对无人机的俯仰运动起阻尼作用;引入非定常气动力与未引入非定常气动力相比垂起速度存在8%的差异,垂起改平飞过程结束时两者上升速度存在40%的差异。

空空导弹空气舵面与气动力存在流固耦合作用。采用ANSYS Workbench 14.5对空气舵面与气动力进行了流固耦合仿真分析,研究了攻角和马赫数对舵面振动位移的影响。研究表明,舵面振动位移频率受攻角和马赫数的影响较小,舵面振动位移幅值随攻角和马赫数的增大而增大,并呈非线性关系。低马赫数范围内,飞行速度的变化对舵面振动位移的影响更为明显。攻角为30°,马赫数为3时,舵面振动位移曲线更趋向于等幅振动,舵面趋向于颤振临界状态。

介绍了超磁致伸缩材料、压电材料、磁流变流体、电流变流体、形状记忆合金的功能以及其在电液伺服阀中的应用对近几年电液伺服阀在结构改进方面的情况进行了论述最后给出了电液伺服阀在数字化、水压方面的发展现状。