随着航天飞行器面临的力学环境愈发严酷,热与振动环境已成为造成结构损伤和破坏、产品功能下降或失效的关键因素。建立了一种考虑三轴振动与热复合环境的虚拟试验方法,以简化的筒形舱段为对象,分别建立石英灯阵高温加热仿真模型与三轴...随着航天飞行器面临的力学环境愈发严酷,热与振动环境已成为造成结构损伤和破坏、产品功能下降或失效的关键因素。建立了一种考虑三轴振动与热复合环境的虚拟试验方法,以简化的筒形舱段为对象,分别建立石英灯阵高温加热仿真模型与三轴振动仿真模型,并通过实际试验数据得到振动台-夹具传递函数,将三者结合以建立三轴虚拟热振仿真模型。分别通过舱段结构单轴热振试验与三轴热振试验来验证所建模型的准确性,并基于验证后的模型获取三轴振动下结构中央测点随温度时变的传递函数变化情况。由舱段模态试验验证舱段有限元模型的准确性,对比前6阶模态频率误差不超过5%。在单轴热振试验中,仿真模型各测点响应均方根值(root mean square,RMS)与试验加速度响应RMS的误差不超过15%;在三轴向热振试验中RMS误差不超过20%,验证了所建虚拟热振模型的有效性。展开更多
加筋壳结构具有较高的比刚度和比强度,被广泛应用于航空航天承力结构中。可靠性优化设计(Reliability Based Design Optimization,RBDO)方法通过综合考虑结构参数中的不确定性和风险因素,可避免结构的过保守设计,保证其在服役环境中的...加筋壳结构具有较高的比刚度和比强度,被广泛应用于航空航天承力结构中。可靠性优化设计(Reliability Based Design Optimization,RBDO)方法通过综合考虑结构参数中的不确定性和风险因素,可避免结构的过保守设计,保证其在服役环境中的可靠性和安全性。提出了一种基于自适应代理模型的高效RBDO方法,来解决屈曲可靠性约束下的加筋壳结构轻量化设计问题。基于预期可行性函数准则实现了样本点的自适应添加,并通过构建分段函数将离散变量连续化,进而在保证设计结果可靠性的前提下提高优化效率。最后,通过将可靠性优化设计结果与确定性优化结果对比,验证了所提方法的有效性。展开更多
使用隐式大涡模拟方法,研究传统球锥外形、幂次率外形以及冯·卡门外形3种母线形状对整流罩外壁面脉动压力环境的影响。研究结果表明:在跨声速条件下,3种外形都在折角区域产生激波/分离泡干扰现象,从而产生脉动压力的峰值,且峰值位...使用隐式大涡模拟方法,研究传统球锥外形、幂次率外形以及冯·卡门外形3种母线形状对整流罩外壁面脉动压力环境的影响。研究结果表明:在跨声速条件下,3种外形都在折角区域产生激波/分离泡干扰现象,从而产生脉动压力的峰值,且峰值位置与时均激波位置基本一致;幂次率外形与冯·卡门外形能够显著减缓该区域的脉动压力环境,均方根脉动压力的极值比传统球锥外形低17%;由于分离点位置前后移动,使得母线折点与分离点之间的流动速度变化剧烈,同样会引起脉动压力的峰值,而冯·卡门母线在折点处过渡均匀,膨胀加速效应较弱,峰值并不显著。通过瞬时流场涡结构以及声压级频谱分析可知:传统球锥外形在折角之前的锥面区域湍流发展较慢,声压级要低于幂次率与冯卡门外形;分离再附后,传统球锥外形涡结构发展迅速,声压级比其他两种外形高出10 d B左右。展开更多
针对可重复使用飞行器热防护结构在复杂多场耦合环境下易产生层间脱粘损伤的关键问题,提出基于超声导波与域自适应迁移学习的无损检测方法。通过设计4类典型粘接缺陷的隔热瓦试件,结合双向正交扫描策略与超声激励–接收机制,实现粘接区...针对可重复使用飞行器热防护结构在复杂多场耦合环境下易产生层间脱粘损伤的关键问题,提出基于超声导波与域自适应迁移学习的无损检测方法。通过设计4类典型粘接缺陷的隔热瓦试件,结合双向正交扫描策略与超声激励–接收机制,实现粘接区域的高效覆盖检测。针对试件个体差异引起的信号漂移问题,采用基于峰值比例阈值的相位对齐方法,通过优化窗口长度同步保留损伤敏感特征并抑制噪声干扰。进一步构建域自适应迁移学习网络(Domain-adaptive transfer learning,DATL),实现跨试件损伤特征的分布对齐。试验表明,在跨试件测试场景下,DATL模型准确率仅下降3.9%,域间分布差异指数从0.31降至0.10;在目标域数据量不足40%时,其准确率仍达85%,较卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)提升19.4%。该方法缓解了对损伤类型和试件一致性的依赖,可降低在役热防护结构脱粘检测的误报率与漏检率,为可重复使用飞行器的快速无损检测与健康评估提供了一种可行的解决参考方案。展开更多
基于相似理论建立缩比模型试验相似准则,提出了火箭发动机喷流声场试验预示方法的流程。通过缩比模型系留点火试验,根据几何相似、喷流参数相似、发射环境相似来预示起飞噪声环境,在国内首次给出了运载火箭表面的噪声环境的空间相关特性...基于相似理论建立缩比模型试验相似准则,提出了火箭发动机喷流声场试验预示方法的流程。通过缩比模型系留点火试验,根据几何相似、喷流参数相似、发射环境相似来预示起飞噪声环境,在国内首次给出了运载火箭表面的噪声环境的空间相关特性,结果表明预测结果与遥测数据之差小于1.5 d B,校验了缩比模型方法的有效性。缩比模型方法对于我国新一代运载火箭的起飞噪声环境预示、噪声载荷设计、地面试验具有重要意义。展开更多
吸声材料是火箭常用的降噪方法之一。针对高速火箭整流罩,采用三聚氰胺泡沫塑料吸声材料开展了被动控制内声场降噪方法的实验和数值研究。首先,建立了阻抗管的实验平台,实验测量了吸声材料在不同厚度和表面处理下的吸声系数。然后,基于...吸声材料是火箭常用的降噪方法之一。针对高速火箭整流罩,采用三聚氰胺泡沫塑料吸声材料开展了被动控制内声场降噪方法的实验和数值研究。首先,建立了阻抗管的实验平台,实验测量了吸声材料在不同厚度和表面处理下的吸声系数。然后,基于该材料设计了多种火箭整流罩的内声场降噪的方案,采用统计能量数值仿真方法及混响室噪声环境实验,研究了吸声材料厚度、表面处理及布局方式对整流罩降噪性能影响规律。结果表明,采用吸声材料能够有效降低整流罩内声场噪声,总声压级隔声量最大达5.5 d B,厚度增加和表面处理在一定程度上能够增加隔声量。展开更多
文摘随着航天飞行器面临的力学环境愈发严酷,热与振动环境已成为造成结构损伤和破坏、产品功能下降或失效的关键因素。建立了一种考虑三轴振动与热复合环境的虚拟试验方法,以简化的筒形舱段为对象,分别建立石英灯阵高温加热仿真模型与三轴振动仿真模型,并通过实际试验数据得到振动台-夹具传递函数,将三者结合以建立三轴虚拟热振仿真模型。分别通过舱段结构单轴热振试验与三轴热振试验来验证所建模型的准确性,并基于验证后的模型获取三轴振动下结构中央测点随温度时变的传递函数变化情况。由舱段模态试验验证舱段有限元模型的准确性,对比前6阶模态频率误差不超过5%。在单轴热振试验中,仿真模型各测点响应均方根值(root mean square,RMS)与试验加速度响应RMS的误差不超过15%;在三轴向热振试验中RMS误差不超过20%,验证了所建虚拟热振模型的有效性。
文摘加筋壳结构具有较高的比刚度和比强度,被广泛应用于航空航天承力结构中。可靠性优化设计(Reliability Based Design Optimization,RBDO)方法通过综合考虑结构参数中的不确定性和风险因素,可避免结构的过保守设计,保证其在服役环境中的可靠性和安全性。提出了一种基于自适应代理模型的高效RBDO方法,来解决屈曲可靠性约束下的加筋壳结构轻量化设计问题。基于预期可行性函数准则实现了样本点的自适应添加,并通过构建分段函数将离散变量连续化,进而在保证设计结果可靠性的前提下提高优化效率。最后,通过将可靠性优化设计结果与确定性优化结果对比,验证了所提方法的有效性。
文摘使用隐式大涡模拟方法,研究传统球锥外形、幂次率外形以及冯·卡门外形3种母线形状对整流罩外壁面脉动压力环境的影响。研究结果表明:在跨声速条件下,3种外形都在折角区域产生激波/分离泡干扰现象,从而产生脉动压力的峰值,且峰值位置与时均激波位置基本一致;幂次率外形与冯·卡门外形能够显著减缓该区域的脉动压力环境,均方根脉动压力的极值比传统球锥外形低17%;由于分离点位置前后移动,使得母线折点与分离点之间的流动速度变化剧烈,同样会引起脉动压力的峰值,而冯·卡门母线在折点处过渡均匀,膨胀加速效应较弱,峰值并不显著。通过瞬时流场涡结构以及声压级频谱分析可知:传统球锥外形在折角之前的锥面区域湍流发展较慢,声压级要低于幂次率与冯卡门外形;分离再附后,传统球锥外形涡结构发展迅速,声压级比其他两种外形高出10 d B左右。
文摘针对可重复使用飞行器热防护结构在复杂多场耦合环境下易产生层间脱粘损伤的关键问题,提出基于超声导波与域自适应迁移学习的无损检测方法。通过设计4类典型粘接缺陷的隔热瓦试件,结合双向正交扫描策略与超声激励–接收机制,实现粘接区域的高效覆盖检测。针对试件个体差异引起的信号漂移问题,采用基于峰值比例阈值的相位对齐方法,通过优化窗口长度同步保留损伤敏感特征并抑制噪声干扰。进一步构建域自适应迁移学习网络(Domain-adaptive transfer learning,DATL),实现跨试件损伤特征的分布对齐。试验表明,在跨试件测试场景下,DATL模型准确率仅下降3.9%,域间分布差异指数从0.31降至0.10;在目标域数据量不足40%时,其准确率仍达85%,较卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)提升19.4%。该方法缓解了对损伤类型和试件一致性的依赖,可降低在役热防护结构脱粘检测的误报率与漏检率,为可重复使用飞行器的快速无损检测与健康评估提供了一种可行的解决参考方案。
文摘基于相似理论建立缩比模型试验相似准则,提出了火箭发动机喷流声场试验预示方法的流程。通过缩比模型系留点火试验,根据几何相似、喷流参数相似、发射环境相似来预示起飞噪声环境,在国内首次给出了运载火箭表面的噪声环境的空间相关特性,结果表明预测结果与遥测数据之差小于1.5 d B,校验了缩比模型方法的有效性。缩比模型方法对于我国新一代运载火箭的起飞噪声环境预示、噪声载荷设计、地面试验具有重要意义。
文摘吸声材料是火箭常用的降噪方法之一。针对高速火箭整流罩,采用三聚氰胺泡沫塑料吸声材料开展了被动控制内声场降噪方法的实验和数值研究。首先,建立了阻抗管的实验平台,实验测量了吸声材料在不同厚度和表面处理下的吸声系数。然后,基于该材料设计了多种火箭整流罩的内声场降噪的方案,采用统计能量数值仿真方法及混响室噪声环境实验,研究了吸声材料厚度、表面处理及布局方式对整流罩降噪性能影响规律。结果表明,采用吸声材料能够有效降低整流罩内声场噪声,总声压级隔声量最大达5.5 d B,厚度增加和表面处理在一定程度上能够增加隔声量。
