科学与理论

• 歧管式通道内碳氢燃料超临界压力流动换热的数值模拟研究

  孙星;徐震;景婷婷;刘冰;秦飞;

  开展了歧管式微通道（manifold microchannel,MMC）内碳氢燃料超临界压力流动换热现象的数值模拟研究，讨论了不同歧管结构单元数量下冷却平板的换热效率与湍流场分布特征。结果表明，与等直并联冷却通道相比，歧管式通道由于分流器的存在，其造成的流动重整效应与冲击射流现象使得换热效果显著增强，并且传热效率随着MMC结构单元数量的增加而提高。计算工况下，换热系数最高能提升50%左右，壁面平均温度最高能够降低150 K左右，同时，压降仅为冷却通道工作压力的1.1%，对热防护系统稳定性的影响较小，研究成果将为新型再生冷却通道设计奠定良好的应用基础。

  2024年01期 No.457 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 2197K]
  

• 光纤智能复合材料损伤行为的跨尺度耦合分析

  田云博;罗利龙;张芸倩;孟军辉;

  将光纤传感器埋入复合材料可以长期在线监测复合材料结构内部的变形及损伤情况，从而实现对结构的监测和寿命预测。然而光纤的埋入会在一定程度上损坏基体材料的完整性和连续性，导致部分基体在原复合材料和光纤之间形成界面并产生较高的应力集中，从而对复合材料力学性能带来负面影响。为研究光纤等细微结构对复合材料宏观力学性能的影响，采用跨尺度耦合分析的方法，通过应变场的局部化以及均匀化两个过程，将复合材料的宏观尺度模型与细观尺度模型耦合在一起，研究光纤智能复合材料受拉伸载荷的力学响应与损伤演化规律，并讨论了光纤直径、界面结构的细观尺寸参数对于智能复合材料力学性能的影响规律。结果表明，随着光纤直径的增加，复合材料的刚度下降，应力集中系数提高，拉伸强度下降；随着树脂富集区长度的增加，复合材料的刚度下降，应力集中系数下降，强度提高。

  2024年01期 No.457 10-16+35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1510K]
  

技术与方法

• 高速飞行器刹车系统关键技术分析

  李佳康;朱坤;房务官;

  高速飞行器因为其宽速域、快时变、不确定等复杂特征，相对传统飞机，气动外形独特，展弦比更小，在水平起降阶段的速度更大。因此，对起降系统尤其是刹车系统提出了更严苛的要求。针对高速飞行器刹车系统的特点，梳理了飞行器刹车系统的发展历程，详细剖析了刹车系统的重要分系统：刹车盘材料、作动方式、控制方法等的技术发展脉络，并基于高速飞行器的飞行特点、刹车系统的功能特性，总结了四项高速飞行器刹车系统关键技术：高速刹车摩擦材料技术、高温高功率作动技术、恶劣环境下的传感器技术、智能复合控制技术，并对关键技术的发展进行了展望。

  2024年01期 No.457 17-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1079K]
  

• 高速飞行器气动外形设计方法综述

  李昊;廖志刚;杨令飞;潘幸华;

  高速飞行器无论作为武器还是运载器都具备巨大潜力，掌握高速飞行技术意味着占领了航空航天领域的制高点。针对高速飞行器气动设计过程展开讨论，其主要流程为设计基准外形、外形参数化、气动特性计算以及迭代优化。介绍了目前高速飞行器的常见气动外形以及一些新型气动外形设想，在参数化方法方面分析了样条方法、型函数法、CST法及自由变形算法的原理及优缺点，对目前获取气动特性的方法作了简要说明，介绍了气动优化过程中的优化算法。目前来看，高速飞行器的设计过程仍具有缺乏系统性、迭代周期长的缺点，但随着计算机不断发展，理论不断进化，面向工程的高速飞行器气动外形设计方法将会越来越完善。

  2024年01期 No.457 23-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1892K]
  

• 装配式力天平发展综述

  徐志伟;向光伟;廖大鑫;熊能;李霞;

  杆式应变天平在风洞试验中应用非常广泛。随着先进飞行器研制技术的发展，常见基于弯曲变形整体加工的力矩天平，难以满足风洞测力试验的需求，迫切需要更高承载能力、更高刚度的装配式力天平来承担高精度测力任务。通过文献综合调研了国内外装配式力天平发展现状和相关技术领域的研究热点，主要介绍了装配式力天平的基本工作原理，并从结构设计、制造装配、天平校准三个方面分析了这类天平研制的关键技术，总结了天平研制与应用的优势与缺点，为该类力天平自主研制发展提供参考。

  2024年01期 No.457 36-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1873K]
  

• 基于VOF-DPM方法的连续旋转爆轰发动机气液对撞式雾化破碎的数值模拟

  黄佳均;段炼;王翀;张亮;何志霞;

  氧气与煤油的气液对撞式喷油雾化是连续旋转爆轰发动机（Continuously Rotating Detonation Engine,CRDE）可燃混合物供给的核心技术，喷油雾化特性是CRDE点火和燃烧稳定性的关键，但此特性尚不清楚。通过将欧拉多相流模型（Volume of Fluid,VOF）和拉格朗日离散液滴模型（Discrete Phase Model,DPM）耦合的方法，采用VOF方法直接求解较大的液体团块，采用DPM方法追踪小液滴颗粒，以实现从喷嘴内流、喷雾近场到喷雾远场的多尺度耦合，进而在耦合了喷嘴内部流动的影响下探究煤油射流在氧气射流不同流速、不同撞击角度情况下的一次雾化（破碎形态和发展轨迹）和二次雾化过程（煤油液滴的索特平均直径SMD）。基于动态网格自适应，精准捕捉到了煤油射流在氧气射流撞击下的雾化破碎过程和喷雾粒径分布特性。数值模拟研究表明，射流破碎过程中主要发生的是液柱破碎和表面剪切破碎，气体来流速度对液柱破碎的影响较大，撞击角度对液滴数量和平均粒径影响较大。

  2024年01期 No.457 47-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 2337K]
  

• 高空无人机电推进系统综合优化设计及验证

  钟文义;梁世哲;张斌;唐鹏;刘可娜;

  高效率、高可靠性推进系统设计是制约高空长航时无人机发展的重要因素。基于某型高空无人机总体设计要求，从综合效率最优角度对采用电动机-螺旋桨构成的全电推进系统进行了优化设计，并开展地面性能试验对系统动力特性、加减速响应特性、扭矩保护等性能指标予以验证。同时，考虑来流速度、拉力需求、扭矩及功率限制，优化确定了不同飞行剖面的电机工作限制转速边界。试验结果显示，测试拉力与数值计算值吻合度高，系统总效率达到了65%以上，表明采用的综合优化方法在提高电推进系统效率及可靠性方面具有一定优势。

  2024年01期 No.457 55-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1823K]
  

• 基于模型的系统工程在高速飞行器引气系统设计中的应用研究

  李昕;褚显应;郭健;王全平;张洪礼;

  针对组合动力高速飞行器面对的严峻热负载与高电气负载问题，采用基于模型的系统工程方法，从冲压模态无轴功输出、冲压空气温度过高等新约束出发，以需求为基线进行了高速飞行器引气系统逻辑架构、物理架构、组件方案的设计，并进行了系统方案的集成验证，设计方案基本满足约束。结果表明：由进气道引气、空气-燃油换热器预冷、冲压空气涡轮发电制冷等核心硬件组成的引气系统方案可以满足高速飞行器巡航阶段能源需求，采用基于模型的系统工程方法能够有效推动系统迭代设计，提升复杂系统设计的可靠性和效率。

  2024年01期 No.457 63-77+84页 [查看摘要][在线阅读][下载 10275K]
  

开发与应用

• 吸气式高超声速飞行器突防效能及影响因素分析

  李探奇;曾宏刚;刘小明;

  针对吸气式高超声速飞行器能否有效突破蓝方防空拦截阵地，实现对蓝方要地进行打击的问题，分析了突防速度、机动过载等性能指标对吸气式高超声速飞行器突防效能的影响，为吸气式高速飞行器的设计指标论证提供了参考。以高超声速飞行器突防搭载标准-6防空导弹的驱逐舰阵地为典型研究场景，建立了基于FlightSim平台的标准-6导弹动力学与制导模型，完成了不同相对位置关系下拦截高超声速飞行器的脱靶量计算，得到了防空导弹对高超声速飞行器的杀伤区范围。对比分析了高超声速飞行器的突防速度、机动过载等指标变化对防空导弹杀伤区的影响，发现高超声速突防可以有效提高杀伤区近界并压缩杀伤区侧界，增加防御方拦截难度与成本，验证了高超声速突防的军事价值。

  2024年01期 No.457 78-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1425K]
  
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