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。

使用无人机碰撞拦截无人机是一种有效且成本适中的反制手段。为提高优化设计效率,本文采用雷诺平均Navier-Stokes方程计算流场,并使用Kriging代理模型和基于分解的多目标进化算法(MOEA/D)针对鸭式布局截击型无人机开展气动外形优化设计。设计过程中,以航程和最大可用过载为设计目标,将鸭翼纵向位置、主翼扭转角、展弦比和后掠角作为设计变量,以静稳定度和鸭翼最大偏转角为约束,得到了分布均匀的Pareto前沿,优化后的无人机航程与最大可用过载较基准外形分别提升了24.6%和6.4%,证明了该优化方法的有效性。

战争模式的变革催生新的威胁目标出现,近年来随着技术的发展,空天高超声速飞行技术不断成熟且形成装备,需要针对性地发展导弹武器装备对其进行拦截打击。空空导弹飞行速度快、机动能力强,使用其进行空天高超声速攻防对抗有着弹道设计自由、探测背景干净等优势,本文阐述了国外空天攻防对抗的发展现状,分析了使用空空导弹进行空天攻防对抗的发射方式、热防护等难点,提出了需要重点研究的七项关键技术,为发展新型空天攻防对抗手段提供参考。

复合材料因其优异的性能已被广泛应用于飞行器的结构中。在高超声速飞行时,由于非定常气动载荷和热效应的共同作用,飞行器复合材料壁板会出现屈曲及非线性颤振现象。本文基于均匀温度场建立了考虑热效应的复合材料薄壁结构的非线性有限元模型,结合气动-结构二阶松耦合算法,针对复合材料壁板在Ma∞=5时的非线性气动弹性响应进行分析,探讨了复合材料铺层方向、温度载荷等对壁板颤振特性的影响。结果表明,壁板响应受到温度载荷、铺层方向及来流动压等多方面的影响。斜交壁板的颤振动压高于正交壁板颤振动压(增量大于55%);随着温度载荷的增大,壁板颤振动压会下降,最大降幅约为动压的80%。当出现热屈曲时,颤振动压又会缓慢增大;当温度超过结构的临界屈曲温度时,壁板在亚临界条件下会出现多个屈曲位置,随着动压的变化而发生转变。

基于三维内转进气道开展高超声速导弹气动布局研究,重点针对曲锥弹身开展了颌下进气与两侧进气两种气动布局研究。数值仿真结果表明,颌下进气布局在特定的攻角下利用弹身前体预压缩效果,具有较高的进气道性能。两侧进气布局无法有效利用前体的预压缩效果,较难构造高性能的内部流场,但能够利用进气道产生升力,使全弹具有较好的气动特性。此外,两侧进气布局具有更小的攻角敏感性,在攻角变化过程中,整体性能变化较小。因此,颌下进气布局适用于单点巡航的导弹设计,两侧进气布局适用于攻角变化范围要求高的导弹设计。

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。