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基于高阶浸入边界法的变构型非定常气动仿真方法研究
1
作者 陈海鹏 顾祥玉 +2 位作者 王鑫蔚 秦剑 吴杰 《宇航学报》 北大核心 2025年第3期473-484,共12页
在航空航天领域,变构型飞行器可在大范围速域和空域中均保持良好的气动特性。在跨域飞行任务中,变构型是突破固定构型飞行器性能边界的有效途径,具有良好的应用前景。然而,在飞行器变形过程中,由物面边界动态变化引起的非定常气动特性... 在航空航天领域,变构型飞行器可在大范围速域和空域中均保持良好的气动特性。在跨域飞行任务中,变构型是突破固定构型飞行器性能边界的有效途径,具有良好的应用前景。然而,在飞行器变形过程中,由物面边界动态变化引起的非定常气动特性给仿真带来了严峻挑战。将浸入边界法(IBM)与高阶通量重构方法相结合,发展了一种适用于变构型飞行器变形过程的非定常气动仿真方法,大幅降低了模拟物面边界运动的动态计算网格生成难度,同时可实现对流场细节的精细化捕捉。采用运动圆柱与静止激波的相互作用过程、NACA0012翼型俯仰振荡运动以及机翼投弹3个案例,对高阶IBM方法进行了验证。最后,将该方法应用于类X-37B飞行器翼面展开过程的仿真,研究飞行攻角、折叠角速度对飞行器非定常气动特性的影响。 展开更多
关键词 通量重构 浸入边界法(IBM) 折叠翼 变构型飞行器
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空天飞行器仿生头锥多级形函数与变体性能及收益研究
2
作者 孟军辉 罗剑桥 马诺 《宇航学报》 北大核心 2025年第3期456-472,共17页
面向空天飞行器大空域、宽速域飞行的功能需求,探索了仿蜜蜂分级偏转变体头锥对于改善飞行性能的可行性。针对头锥分级偏转过程中复杂外形难以准确描述的问题,提出了一种基于中性轴映射的多级壁面形函数,进而结合动网格技术,数值研究了... 面向空天飞行器大空域、宽速域飞行的功能需求,探索了仿蜜蜂分级偏转变体头锥对于改善飞行性能的可行性。针对头锥分级偏转过程中复杂外形难以准确描述的问题,提出了一种基于中性轴映射的多级壁面形函数,进而结合动网格技术,数值研究了典型工况下头锥变体的定常和非定常气动特性,并在此基础上完成了头锥变体性能及收益的综合评估。结果表明,所提出的多级壁面形函数能够准确描述头锥变体过程中的形态变化。头锥变体可在高超声速大攻角工况下使升阻比提高8%,同时在亚/超声速中小攻角下使升阻特性保持优良,从而使空天飞行器在各个任务环节内均获得飞行收益。该工作可为未来空天变体飞行器设计提供参考。 展开更多
关键词 空天飞行器 仿生设计 变体头锥 形函数 气动特性
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NACA0012低跨声速近地俯仰迟滞特性研究
3
作者 罗星东 侯自豪 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第12期52-63,I0001,共13页
针对电磁助推近地起飞过程中面临的俯仰振动问题,以NACA0012翼型为研究对象,提出了跨声速静态地面效应的分层依据,对比了各分层中的流动模态及气动特性,随后研究了地面效应、减缩频率对俯仰迟滞特性的影响,并分析了迟滞环形态、转向、... 针对电磁助推近地起飞过程中面临的俯仰振动问题,以NACA0012翼型为研究对象,提出了跨声速静态地面效应的分层依据,对比了各分层中的流动模态及气动特性,随后研究了地面效应、减缩频率对俯仰迟滞特性的影响,并分析了迟滞环形态、转向、饱满度变化的原因。结果表明,翼型下方流道收缩比与等熵极限的差值是对地面效应分层及判断流动模态的重要依据。含攻角影响下的跨声速静态地面效应可分为3个层次,依次是呈整体通流的第1层次、呈通流-壅塞交替的第2层次和呈完全壅塞的第3层次。与之相对应,其近地俯仰迟滞特性也呈现出层次性。在第1层地面效应中,由于效应相对较弱,迟滞特性与自由流相近。在第2层地面效应中,随着效应增强,壅塞效应使得振荡激波S2发生“驻定”或“驻定位置向后缘靠近”,分别导致了迟滞环缩小和整体平移。在第3层地面效应中,由于壅塞溢流加剧,振荡激波S1和S2在正攻角下差异较大,而在负攻角下差异较小,使得迟滞环形态由椭圆状发展为“水滴状”,增大减缩频率能够使迟滞环重新转变为椭圆状。此外,不同层次内的俯仰迟滞特性也呈现出共性特征,如力矩迟滞环都是逆时针转向,升力迟滞环转向与曲线相位的正负变化保持一致;低频俯仰呈现准稳态,而高频俯仰却表现出强迟滞性。 展开更多
关键词 迟滞环 跨声速地面效应 减缩频率 强迫振动 电磁推射
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吸气式高超声速飞行器机体推进一体化技术研究进展 被引量：55
4
作者 吴颖川 贺元元 +1 位作者 贺伟 乐嘉陵 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期245-260,共16页
吸气式高超声速一体化飞行器最显著的特点是子系统之间的耦合较其他类型飞行器更加强烈,这使得其设计具有挑战性。所有的子系统之间部件相互干涉,包括:气动、推进、控制、结构、装载和热防护等,特别是机体与超燃冲压发动机之间的耦合最... 吸气式高超声速一体化飞行器最显著的特点是子系统之间的耦合较其他类型飞行器更加强烈,这使得其设计具有挑战性。所有的子系统之间部件相互干涉,包括:气动、推进、控制、结构、装载和热防护等,特别是机体与超燃冲压发动机之间的耦合最为突出。飞行器的前体和后体下壁面既是主要的气动型面,又是超燃冲压发动机进气道外压缩型面和尾喷管的膨胀型面,在产生推力的同时也产生升力和俯仰力矩。机体与发动机的强耦合作用对飞行器的推力、升力、阻力、俯仰力矩、气动加热、机身冷却、稳定性和控制特性有直接的影响。本文介绍了国内外机体推进一体化技术的研究进展,重点介绍了中国空气动力研究与发展中心(CARDC)的相关研究工作,包括:密切曲锥曲面乘波进气道和基于双激波轴对称基准流场内转式进气道设计方法、独创的大尺度脉冲式燃烧加热风洞一体化飞行器带动力试验技术和高超声速内外流耦合数值模拟技术等。对高速飞行中激波边界层相互干扰、流动分离机理、可压缩湍流转捩及其控制、超燃冲压发动机燃烧流动机理等相关基础问题也进行了研究,强调了对高效高精度计算方法的迫切需求。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 超燃冲压发动机 机体推进一体化 乘波体 燃烧加热风洞 湍流燃烧 转捩
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轻型空间相机调焦机构的优化设计与精度试验 被引量：32
5
作者 贾学志 王栋 +3 位作者 张雷 安源 姚劲松 金光 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1824-1831,共8页
根据轻型空间相机光学系统的特点以及相机的焦深,优化设计了一种适用于该类相机的调焦机构。为了满足相机总体要求,综合考虑重量、外型尺寸、刚度、误差等各方面的因素,选择丝杠和连杆配合使用的双滑块机构,将丝杠的转动通过连杆机构转... 根据轻型空间相机光学系统的特点以及相机的焦深,优化设计了一种适用于该类相机的调焦机构。为了满足相机总体要求,综合考虑重量、外型尺寸、刚度、误差等各方面的因素,选择丝杠和连杆配合使用的双滑块机构,将丝杠的转动通过连杆机构转换成调焦镜沿光轴方向的直线运动,实现了通过调整像面移动来解决离焦的问题。对该调焦机构在调焦范围内的调焦精度进行了分析,介绍了该调焦机构的误差来源和计算方法。最后,对该调焦机构进行了振动试验和精度试验。优化设计后的调焦机构总重量为2.5 kg,外型尺寸为186 mm×144 mm×60 mm。振动试验和精度试验的结果表明,该调焦机构的基频为505 Hz,单向定位精度为0.008 mm,重复定位精度为0.002 5 mm,满足相机总体提出的刚度和精度要求。该调焦机构具有刚度高、结构紧凑、定位精度高等特点,能够满足空间调焦的设计要求。 展开更多
关键词 空间相机 非线性调焦机构 精度试验
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我国卫星导航系统相关技术发展分析 被引量：17
6
作者 曾庆化 刘建业 +1 位作者 彭文明 于永军 《航天控制》 CSCD 北大核心 2006年第4期91-96,共6页
卫星导航系统应用广泛,有利于促进国民经济的快速发展。本文在介绍国内卫星导航系统及其国内市场状况基础上,结合北斗卫星导航相关产业发展趋势,从组合导航、增强系统、时钟同步和定向解算等方面分析了北斗卫星导航系统的技术成果,并讨... 卫星导航系统应用广泛,有利于促进国民经济的快速发展。本文在介绍国内卫星导航系统及其国内市场状况基础上,结合北斗卫星导航相关产业发展趋势,从组合导航、增强系统、时钟同步和定向解算等方面分析了北斗卫星导航系统的技术成果,并讨论了有助于提高北斗卫星导航系统精度的相关辅助技术的发展情况。最后结合我国国情和国内卫星导航系统相关技术特点,给出我国第二代卫星导航定位系统发展的若干建议。 展开更多
关键词 北斗双星 GPS 伽利略 无线电掩星 罗兰C
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从“哥伦比亚”号悲剧看多尺度力学问题 被引量：13
7
作者 白以龙 汪海英 +1 位作者 柯孚久 夏蒙棼 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2005年第3期1-6,共6页
航空航天安全蕴含着大量的涉及多个物理层次的多尺度力学问题.多尺度力学问题对现有的力学概念和理论是一个巨大的挑战.以铝合金层裂和岩石脆性破坏为典型案例,讨论了多尺度力学问题的特点、难点以及可能的处理方法,说明合理表征和处理... 航空航天安全蕴含着大量的涉及多个物理层次的多尺度力学问题.多尺度力学问题对现有的力学概念和理论是一个巨大的挑战.以铝合金层裂和岩石脆性破坏为典型案例,讨论了多尺度力学问题的特点、难点以及可能的处理方法,说明合理表征和处理多尺度问题的跨尺度耦合及跨尺度敏感性是解决多尺度问题的关键. 展开更多
关键词 “哥伦比亚”号航天飞机 多尺度力学 跨尺度耦合 无损检测 安全系统工程
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真实气体效应对高超声速轨道器气动特性的影响 被引量：14
8
作者 程晓丽 苗文博 周伟江 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期259-264,共6页
基于一个7组元6反应动力学模型,采用NND差分格式求解化学反应Navier-Stokes方程,数值研究高超声速轨道器的绕流特性。重点讨论了轨道器气动特性在真实气体效应作用下对不同来流状态和不同舵偏角的敏感性。研究表明:真实气体效应主要发... 基于一个7组元6反应动力学模型,采用NND差分格式求解化学反应Navier-Stokes方程,数值研究高超声速轨道器的绕流特性。重点讨论了轨道器气动特性在真实气体效应作用下对不同来流状态和不同舵偏角的敏感性。研究表明:真实气体效应主要发生在物面附近很薄的激波层内,缩短了激波的脱体距离,使激波层变薄,流动变量的梯度变大;空气的离解和电离导致轨道器的阻力系数比完全气体计算值低,压心位置前移。小攻角下,升力系数和俯仰力矩系数的真实气体计算值高于完全气体计算值,大攻角情形则相反。此外,小攻角时真实气体效应产生小低头力矩,而大攻角时产生小抬头力矩。单就舵面而言,真实气体效应使其阻力系数增大,使其升力系数和俯仰力矩系数在小攻角且非负舵偏角时变小,在大攻角且负舵偏角时变大。特别地,真实气体效应仅在零攻角且零舵偏角时对舵面的压心位置产生较大影响。 展开更多
关键词 真实气体效应 轨道器 舵偏 气动特性
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基于密切曲锥的乘波构型一体化飞行器设计方法研究 被引量：12
9
作者 吴颖川 贺元元 +1 位作者 贺伟 乐嘉陵 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2014年第1期8-13,共6页
描述了基于密切曲锥的乘波构型一体化飞行器设计方法。其特点是采用曲面乘波压缩前体,前体进气道压缩面基准流场由激波和等熵压缩波轴对称流场组成,三维乘波面采用密切曲锥方法由前缘线各点流线跟踪拟合构成流面;前体上表面由变半径轴... 描述了基于密切曲锥的乘波构型一体化飞行器设计方法。其特点是采用曲面乘波压缩前体,前体进气道压缩面基准流场由激波和等熵压缩波轴对称流场组成,三维乘波面采用密切曲锥方法由前缘线各点流线跟踪拟合构成流面;前体上表面由变半径轴对称特征线法生成基准流场并流线跟踪构成流面;尾喷管根据发动机燃烧室出口参数构造特征线流场并流线跟踪得到膨胀型面。快速的分析工具采用工程计算、一维燃烧室计算与经验公式相结合的方法对飞行器性能进行初步评估。所设计的三米量级一体化模型飞行器通过数值计算和风洞试验对性能进行了验证,结果表明,飞行器在设计状态基本达到设计要求,发动机正常点火工作,飞行器得到正推力,采用的气动性能快速分析估算方法对气动力的预测较为准确。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 一体化设计 密切曲锥 流线跟踪 乘波体 性能验证
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美国几架航天飞机所发生的SEU研究 被引量：8
10
作者 古士芬 臧振群 +1 位作者 师立勤 吴中华 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 1998年第3期253-260,共8页
本文对1991年美国发射的5架不同倾角不同高度的低地球轨道航天飞机所遇到的单粒子翻转事件进行了考查和研究．结果证实在极光区和南大西洋异常区仍可能发生大量单粒子事件，大大地影响到航天器的安全，对此文中给出了一些结论和建议．
关键词 航天器异常 航天飞机 单粒子翻转事件 SEU
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大型离轴三反相机桁架式主支撑结构的设计与优化 被引量：23
11
作者 张雷 贾学志 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期603-608,共6页
为了提高空间相机主支撑结构的刚度,减轻结构质量,根据大型离轴三反空间相机的特点,研究了其主支撑结构的形式。应用Rayleigh法推导了桁架式主支撑结构的基频计算公式,分析了桁架杆间夹角对其基频的影响,并以此为基础研究了其优化方法... 为了提高空间相机主支撑结构的刚度,减轻结构质量,根据大型离轴三反空间相机的特点,研究了其主支撑结构的形式。应用Rayleigh法推导了桁架式主支撑结构的基频计算公式,分析了桁架杆间夹角对其基频的影响,并以此为基础研究了其优化方法和优化过程。优化设计了某预研空间相机的桁架式主支撑结构并对其结构特性进行了分析。分析结果表明,设计的主支撑机构的质量减轻了22kg,基频可达146Hz,表明本研究对大型离轴三反空间相机主支撑结构的设计具有参考价值。该研究结果已成功应用于某预研相机的样机研制中。 展开更多
关键词 空间相机 桁架式主支撑结构 刚度分析 优化设计
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空天飞行器质量特性设计方法研究 被引量：9
12
作者 满益明 吴俊辉 +1 位作者 康军 代京 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2018年第4期22-27,共6页
详细阐述了空天飞行器质量特性设计所面临的"五化"难点,质量特性作为空天飞行器总体设计的关键控制参数,与飞行器总体性能和技术指标密切相关,其设计与控制贯穿空天飞行器研制全过程。提出了质量特性设计"五确定"方... 详细阐述了空天飞行器质量特性设计所面临的"五化"难点,质量特性作为空天飞行器总体设计的关键控制参数,与飞行器总体性能和技术指标密切相关,其设计与控制贯穿空天飞行器研制全过程。提出了质量特性设计"五确定"方法+基于全飞行器数字样机的质量特性管理系统的组合方案。工程实践结果表明,文章提出的系统方案,解决了飞行器质量特性设计的系统优化难题,实现了飞行器质量特性全生命周期的动态可控、可见和可追溯。该方法可应用于空天飞行器各研制阶段质量特性优化设计,对其他航天器质量特性优化设计亦具有借鉴意义。 展开更多
关键词 空天飞行器 质量特性 质量特性管理
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类X-38升力体运载器气动布局概念设计 被引量：5
13
作者 唐伟 冯毅 +1 位作者 宁勇 桂业伟 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期555-558,共4页
开展升力体运载器的气动布局概念设计研究,利用二次曲线横截面及模线设计方法,提出一种类X-38升力体运载器气动外形,进行机体的优化和控制舵的匹配设计,研究飞行器的气动特性和操纵效率问题。研究表明,该方案可以获得较高的配平升阻比... 开展升力体运载器的气动布局概念设计研究,利用二次曲线横截面及模线设计方法,提出一种类X-38升力体运载器气动外形,进行机体的优化和控制舵的匹配设计,研究飞行器的气动特性和操纵效率问题。研究表明,该方案可以获得较高的配平升阻比及配平攻角,有较高的容积效率和机动控制效率,可以作为未来航天运载器的潜在可行方案。 展开更多
关键词 升力体 气动布局 运载器 概念设计
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Clipper“快船”概念气动特性初探 被引量：6
14
作者 唐伟 桂业伟 陈玉星 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2008年第4期504-507,共4页
设计新型高效低廉的运输工具,把有效载荷送入近地轨道是人们不断追求的目标。已成功实现载人天地往返的运输工具包括研制周期长、造价昂贵的可重复使用航天飞机和结构简单、一次性使用的载人飞船两类。为进一步降低发射成本,设计介于航... 设计新型高效低廉的运输工具,把有效载荷送入近地轨道是人们不断追求的目标。已成功实现载人天地往返的运输工具包括研制周期长、造价昂贵的可重复使用航天飞机和结构简单、一次性使用的载人飞船两类。为进一步降低发射成本,设计介于航天飞船和航天飞机之间的新型飞行器,集飞船和航天飞机特点于一体的升力再入飞船返回舱也许更为切实可行。俄罗斯联邦空间局提出的可多次使用"快船"概念值得关注,其升阻比高、机动性强、稳定性好、过载低、空间大、成本低,而且可以部分重复使用,代表了未来低成本天地往返运输系统的重要发展方向。 展开更多
关键词 气动布局 升阻比 热流 弹道 飞船返回舱
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航天飞机末端能量管理段在线轨迹设计方法 被引量：16
15
作者 沈宏良 龚正 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期430-433,共4页
研究了航天飞机末端能量管理段飞行轨迹的一种在线设计新方法。根据飞行器当前的能量状态及相对于机场的位置,选取合适的动压变化规律,并以纵、横航向耦合的质心运动方程为基础,采用蛇形机动原理和轨迹推演技术优化横向机动方案,设计生... 研究了航天飞机末端能量管理段飞行轨迹的一种在线设计新方法。根据飞行器当前的能量状态及相对于机场的位置,选取合适的动压变化规律,并以纵、横航向耦合的质心运动方程为基础,采用蛇形机动原理和轨迹推演技术优化横向机动方案,设计生成飞行轨迹,保证飞行器安全、精确进入自动着陆窗口。仿真显示,该方法具有在线生成、快速、精确、鲁棒性强等特点,可用于异常情况下返回轨迹的设计。 展开更多
关键词 航天飞机 末端能量管理 轨迹设计 轨迹推演技术
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再入航天飞机表面热流密度辨识 被引量：28
16
作者 钱炜祺 蔡金狮 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第4期1-6,共6页
本文给出了求解表面热流密度辨识这一热传导逆问题的顺序函数法。然后以某模型航天飞机迎风中心线上的某特征点为例 ,将航天飞机再入时的表面热流密度辨识问题简化为一维模型问题 ,用顺序函数法来对该特征点上的对流加热热流密度进行了... 本文给出了求解表面热流密度辨识这一热传导逆问题的顺序函数法。然后以某模型航天飞机迎风中心线上的某特征点为例 ,将航天飞机再入时的表面热流密度辨识问题简化为一维模型问题 ,用顺序函数法来对该特征点上的对流加热热流密度进行了仿真辨识 ,得到了较理想的辨识结果。 展开更多
关键词 顺序函数法 再入航天飞机 表面热流密度辨识
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RLV热防护系统健康监测研究进展 被引量：4
17
作者 杜善义 解维华 +1 位作者 张博明 汤珺 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期1-8,共8页
分析了热防护系统健康监测技术的现状和特点,比较分析了基于压电陶瓷的几种典型的健康监测技术。指出了对于嵌入式的压电传感器,基于能量和波的衰减建立的分析方法有效可行;针对贴片式压电陶瓷检测系统,介绍了基于模态分析的方法,指出... 分析了热防护系统健康监测技术的现状和特点,比较分析了基于压电陶瓷的几种典型的健康监测技术。指出了对于嵌入式的压电传感器,基于能量和波的衰减建立的分析方法有效可行;针对贴片式压电陶瓷检测系统,介绍了基于模态分析的方法,指出了不足。总结了今后的发展方向。 展开更多
关键词 热防护系统(TPS) 结构健康监测 压电陶瓷
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卫星导航系统相关技术发展动态 被引量：6
18
作者 曾庆化 刘建业 +1 位作者 熊智 郁丰 《全球定位系统》 2006年第1期35-40,共6页
介绍了世界主要几种卫星导航系统的现状和发展情况。结合卫星相关技术和接收机相关技术介绍了卫星和接收机技术的发展趋势。有助于人们及时了解现代卫星导航系统相关技术发展动态,为我国北斗导航卫星系统的良性发展提供参考。
关键词 导航 GPS GLONASS 伽利略 无线电掩星
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高超声速飞行器激波控制减阻技术 被引量：7
19
作者 黄杰 姚卫星 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1280-1287,共8页
针对高超声速飞行器巨大的激波阻力,采用数值方法研究了由钝头体、气动杆和侧向喷流构成的组合模型的减阻性能。侧向喷流将弓形激波推离气动杆,组合模型的再附激波明显弱于传统气动杆模型,其阻力系数比气动杆模型低了33.52%,从而验证了... 针对高超声速飞行器巨大的激波阻力,采用数值方法研究了由钝头体、气动杆和侧向喷流构成的组合模型的减阻性能。侧向喷流将弓形激波推离气动杆,组合模型的再附激波明显弱于传统气动杆模型,其阻力系数比气动杆模型低了33.52%,从而验证了本文组合模型优异的减阻效率。进行了组合模型的影响因素分析,随侧向喷流总压比和气动杆的长度的增加,再附激波强度减弱,减阻效率升高,但减阻效率的变化速率逐渐减小。随喷口位置向下游移动,再附激波逐渐增强,减阻效率降低,且减阻效率的变化速率逐渐增加。此外本文还研究了以上参数对流场结构及钝头体压力峰值位置的影响。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 气动杆 侧向喷流 钝头体 减阻
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动力创新,澳大利亚首款轨道级火箭上天多磨难
20
作者 石晓龙 《太空探索》 2025年第6期42-47,共6页
5月15日,一枚小火箭即将从澳大利亚东北部升空之前,意外触发了整流罩分离程序,被迫中止发射流程,将在更换整流罩并仔细排查后,重新准备发射。这款阋神星(又译为厄里斯)火箭可谓好事多磨,已多次推迟首飞。原本这次任务将是继1971年英国... 5月15日,一枚小火箭即将从澳大利亚东北部升空之前,意外触发了整流罩分离程序,被迫中止发射流程,将在更换整流罩并仔细排查后,重新准备发射。这款阋神星(又译为厄里斯)火箭可谓好事多磨,已多次推迟首飞。原本这次任务将是继1971年英国黑箭火箭之后,轨道级火箭再次从澳大利亚起飞,更寄托着一家商业航天新锐的雄心壮志。凭借这款火箭和鲍文轨道航天港,吉尔摩航天科技公司积极准备进军国际航天发射市场。 展开更多
关键词 阋神星 整流罩 发射流程 轨道级火箭
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