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期刊信息/Journal information
中国科学（物理学 力学 天文学）
中国科学（物理学 力学 天文学）

王鼎盛 张杰

月刊

1674-7275

Physics@scichina.org

010-64015835

100717

北京东黄城根北街16号

中国科学（物理学 力学 天文学）/Journal SCIENTIA SINICA Physica,Mechanica & AstronomicaCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《中国科学》是中国科学院主办、中国科学杂志社出版的自然科学专业性学术刊物。《中国科学》任务是反映中国自然科学各学科中的最新科研成果，以促进国内外的学术交流。《中国科学》以论文形式报道中国基础研究和应用研究方面具有创造性的、高水平的和有重要意义的科研成果。在国际学术界，《中国科学》作为代表中国最高水平的学术刊物也受到高度重视。国际上最具有权威的检索刊物SCI，多年来一直收录《中国科学》的论文。1999年《中国科学》夺得国家期刊奖的第一名。
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    北京航天长征飞行器研究所五十周年所庆航天力学专题·编者按

    沈波
    1页
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    高超声速飞行器气动设计中的若干关键问题

    安复兴李磊苏伟刘文伶...
    2-21页
    查看更多>>摘要：高超声速飞行器是当前世界航空航天研究的重点方向,其气动设计面临诸多技术挑战.本文围绕高超声速飞行器气动设计相关的高升阻比气动布局设计、高超声速绕流中的复杂物理效应及预示方法、气动特性天地相关性三大关键技术问题,从设计方法、预示方法、流动机理以及工程应用等方面回顾了研究进展.在气动布局设计方面,本文剖析了高升阻比乘波布局工程实现所面临的装填空间、操纵稳定性等技术难点及可期的解决方案;在复杂流动物理效应及预示方法方面,本文总结了边界层转捩/湍流、表面烧蚀、高温真实气体效应和稀薄气体效应等前沿科学问题在高超声速飞行器气动设计中的突出影响,并对相关的流动机理及预示方法进行了综述;在天地相关性研究方面,本文分析了当前面临的瓶颈,并提出与人工智能技术相结合是取得突破的可行途径.

    高超声速高升阻比气动布局复杂流动预示方法天地相关性

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    高温化学非平衡效应对高超声速飞行器气动力/热影响的数值研究进展

    莫凡高振勋蒋崇文李椿萱...
    22-37页
    查看更多>>摘要：本文主要针对高温化学非平衡效应对高超声速飞行器气动力热影响的数值研究进行了综述.首先分析了高温化学非平衡流动数值模拟中的物理化学模型影响,发现组分扩散系数模型会对完全催化壁条件下的气动热结果产生影响;不同化学动力学模型对于激波/激波干扰等复杂流动区域预测的热流峰值差距甚至高达20％以上.壁面催化效应对气动热影响显著,有限催化模型目前仍在发展当中,其中运用气固表面有限速率化学反应动力学方法得到催化反应速率的模型更具发展潜力.材料烧蚀会在边界层内引入质量引射效应,同时热解气体还会与边界层中的高温空气组分发生复杂化学反应,总体上会显著降低气动热.高温化学非平衡效应对飞行器表面压强的影响主要存在两种机制:一种是激波后比热比变小会引起波后压强增大;另一种是脱体激波角变小进而减小波后压强,对航天飞机、返回舱等典型外形的升/阻力影响相对较小,而对力矩影响较大.最后,高温化学非平衡效应对高超声速湍流边界层的脉动特性产生影响,同时使壁面摩阻增加而热流降低,但并未改变湍流边界层的速度、密度、温度和组分浓度的标度律.

    高超声速化学非平衡催化/烧蚀气动力/热湍流边界层

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    柔性航天器快速机动过程主动振动与姿态控制方法研究

    董超徐世杰王浩张明星...
    38-50页
    查看更多>>摘要：针对柔性航天器挠性附件振动与姿态机动耦合降低控制精度的问题,给出了一种混合分力合成主动振动控制方法,给出了若干定理并进行了理论证明.其次,系统参数波动及随机干扰因素不可忽略,对经典滑模控制器进行优化,形成一种新型自适应-滑模变结构控制器.为应对控制力矩抖振和系统参数鲁棒性差等缺点,引入新型滑模边界层和力矩更新率.最后,提出了将混合分力合成方法与姿态控制相结合的策略.借助压电智能材料实现两者的联合应用.仿真结果表明,改进的滑模变结构控制器可有效降低参数变动及外干扰影响,结合混合分力合成方法后,柔性附件残余振动得到了明显的控制,进一步提高了姿态精度.

    柔性航天器混和分力合成方法主动振动-自适应滑模变结构控制

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    基于贝叶斯估计理论的再入飞行器气动辨识方法

    颜楚雄童轶男宋加洪卢宝刚...
    51-60页
    查看更多>>摘要：当再入飞行器进行大幅机动或大攻角飞行时,常用于配平情况下小幅机动的气动辨识方法将不再适用.为解决上述问题,本文首先针对目标区间,利用原始气动数据库建立先验气动模型并估计得到模型参数作为先验信息.然后,为获得更准确的参数估计值,提出应用贝叶斯估计理论将气动数据库数据与多次飞行试验数据同时用于辨识的方法,得到融合了飞行试验信息与先验信息的最优参数估计,进而完成对气动模型的更新.本文还提出利用傅里叶平滑分析的方法对含有噪声的数据进行平滑,以避免测量噪声影响.采用上述方法对再入飞行器试验数据进行气动辨识,辨识结果表明该方法得到的气动系数能够较好地反映再入飞行器大幅机动条件下的气动特性,且具有良好的气动特性预测能力.

    参数辨识气动模型贝叶斯估计数据平滑

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    基于虚拟目标导引的再入飞行器禁飞区规避制导方法研究

    赵亮博徐玮董超朱广生...
    61-70页
    查看更多>>摘要：针对飞行器再入过程中面临的禁飞区规避问题,提出了一种基于虚拟目标导引的规避制导方法.该制导方法在对飞行器机动转弯能力分析的基础上,结合Dubins曲线路径规划方法与比例导引方法实时跟踪虚拟目标,实现飞行器对禁飞区的规避制导.为修正规避引起的误差、满足再入终端约束,通过建立基于能量的运动模型,结合平衡滑翔条件,进行航程及高度的解析预测-校正控制.仿真结果表明,该制导方法能够有效实现飞行器的禁飞区规避,且满足再入过程与终端约束,具有较强的适应性及鲁棒性.

    再入飞行器禁飞区虚拟目标转弯能力Dubins曲线

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    磁流体条件下气动热特性研究

    王欣李旭东甄华萍史增民...
    71-80页
    查看更多>>摘要：运用一种适用于高马赫数、低雷诺数流动条件下的磁流体力学(MHD)计算方法研究气动力/热特性.采用经典Hartmann流动验证计算方法的有效性和准确性,通过布置磁场的分布形式、改变磁场强度研究磁场对磁流体流动的影响,包括对激波的控制作用及对壁面压力和热流密度的影响,进而得到磁流体条件下的气动热加热特性.通过研究,得到以下结论:磁场对流动的影响主要通过无量纲互涉参数体现,给定来流条件的情况下,通过提高电导率或增强磁感应强度都可以起到增强磁场效应的效果;磁场对流场作用主要表现为磁阻滞效果,引入磁场后流场变化更为平缓,随着机体内磁场强度增大,激波的脱体位置不断前移、强度逐渐变弱,飞行器表面压力不断升高、热流逐渐下降.

    磁流体力学磁场气动热

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    基于爆炸激波管的固体火箭级间热分离天地差异研究

    沈治朱广生吴亚东高波...
    81-93页
    查看更多>>摘要：级间热分离是固体火箭飞行过程中的一个关键环节,但在实际工程研制中,地面试验往往不能完全覆盖飞行状态级间分离的全部环境条件.为此有必要掌握级间热分离过程的天地差异性,使得地面试验结果能够有效地反映飞行环境.本文以爆炸激波管级间分离试验这一新型分离试验技术为研究背景,结合理论模型和数值仿真,比较分析了飞行试验和地面试验中三类工况下初始分离过程中腔内气体压强的变化规律,并推导了能够近似描述压强变化的分段线性上升的相似律,从而阐明了通过爆炸激波管模拟级间分离等问题的试验机理.

    爆炸激波管级间分离计算流体力学天地差异

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    面对称重复使用飞行器主发喷流干扰研究

    刘杰平马元宏蔡巧言胡国暾...
    94-101页
    查看更多>>摘要：主发喷流干扰研究是面对称重复使用飞行器设计中不可避免和忽视的重要问题之一.本文首先通过地面风洞试验发现主发喷流干扰在跨声速来流条件下呈较强的非线性特征,并从流场机理分析了其峰值出现的原因;然后针对典型亚跨超声速来流条件,采用多组分冻结流计算方法对地面风洞试验和真实飞行状态进行数值模拟,并对可能引起试验和计算结果差异的因素之一——模型舱内流动——进行了数值模拟分析.

    面对称重复使用飞行器主发喷流干扰风洞试验数值模拟

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    高速/超高速侵彻的尺度效应及相似规律

    蒋东史文卿黄瑞源刘志林...
    102-109页
    查看更多>>摘要：基于量纲理论建立了高速/超高速侵彻相似律的一般形式,研究了不同速度下撞击缩比试验与原型试验的尺度效应及起因,通过对国内外已有试验数据进行分析,揭示了尺度效应对高速/超高速侵彻的影响规律,认为材料的率相关性、破坏的发生和发展、热传导、转动和重力等因素影响了几何相似律的应用.其中,热传导与重力对侵彻过程的几何相似律影响较小.如果严格控制实验条件,在不改变弹靶材料的条件下,使应变率的影响、弹体破坏和转动不起主要作用,高速/超高速侵彻过程的几何相似律近似成立.

    高速超高速尺度效应相似律

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