学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

激光推进飞行器吸气式发动机特性与上升段动力学分析

作　者: 杨昊
导　师: 程谋森
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 武器系统与运用工程
关键词: 激光推进 Myrabo激光推进飞行器 吸气模式 爆轰波 冲量耦合系数 稳定性
分类号: V439
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 89次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


本文针对美国学者Myrabo提出的塞型尾部环聚焦构型激光推进飞行器,采用理论建模与数值仿真的方法,研究激光推进飞行器大气吸气模式发动机特性、大气飞行稳定性与上升段弹道特性。首先,采用基本气体动力学理论建立了Myrabo构型激光推进飞行器在吸气模式下的进气道特性模型。设定亚音速飞行状态下来流与进气道出流的流速之比为3/5;超声速飞行状态下进气道出流与来流参数的关系由飞行器前机体构型决定,组合理想气体的正激波模型和轴对称圆锥绕流激波模型得到。采用CJ爆轰波和自模运动理论建立了冲量发生与传递模型,分析了激光脉冲爆轰发动机的冲量耦合系数的高度和速度特性。结果表明,在飞行高度一定的情况下,随着飞行马赫数的增加冲量耦合系数整体上呈减小的趋势。其次,针对环聚焦的Myrabo构型飞行器在大气吸气脉冲爆轰发动机推动下的飞行稳定性问题,建立了激光推力器的推力矢量模型和飞行器三自由度飞行动力学模型。设计算法解决了脉冲推力作用下,飞行器动力学方程解算精度与效率折中问题,仿真分析了激光脉冲频率、脉冲能量和升力线斜率大小对飞行器乘光运动稳定性的影响。结果表明:在垂直方向,飞行器上升速度呈锯齿状,且存在脉冲频率下限;在侧向,激光脉冲频率越高,回复速度越快,回复曲线也越光滑,升力线斜率的增加能够使飞行器以更短的时间趋于稳定。最后,建立了Myrabo构型激光推进飞行器从地面向地球轨道飞行的上升段在吸气模式下的轨迹计算模型,对垂直和倾斜发射模式的转换点进行了分析。结果表明,对于以最短飞行时间为目标的轨迹设计,转换点在飞行时间为30s,飞行高度为25km,马赫数为5附近;对于以最大入轨有效载荷为目标的轨迹设计,转换点在飞行时间为40s,飞行高度为43km,马赫数为6附近。

全文目录


图目录  6-8
表目录  8-9
摘要  9-10
Abstract  10-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 引言  11-13
    1.1.1 研究背景  11-12
    1.1.2 Myrabo激光推进飞行器简介  12
    1.1.3 研究意义  12-13
  1.2 相关研究综述  13-16
    1.2.1 吸气模式发动机特性研究  13-14
    1.2.2 大气飞行稳定性  14-15
    1.2.3 上升段弹道设计与动力学分析  15-16
  1.3 论文主要内容与结构安排  16-17
第二章 激光推进飞行器吸气模式发动机特性分析  17-39
  2.1 Myrabo激光推进飞行器构型  17-18
  2.2 飞行器进气道的高度与速度特性  18-29
    2.2.1 圆锥绕流  18-22
    2.2.2 正激波  22-23
    2.2.3 斜激波  23-25
    2.2.4 激光推进飞行器进气道气流模型  25-29
  2.3 吸气式激光推进的推力特性  29-38
    2.3.1 CJ爆轰波模型  29-31
    2.3.2 冲量模型  31-38
  2.4 小结  38-39
第三章 激光推进飞行器大气飞行稳定性影响因素研究  39-46
  3.1 模型激光推进飞行器构型与质量特性  39-40
  3.2 激光推力器冲量特性  40-41
    3.2.1 推力冲量特性  40-41
    3.2.2 侧向冲量和俯仰角冲量特性  41
  3.3 飞行动力学数学模型及结果分析  41-45
    3.3.1 飞行动力学建模  41-42
    3.3.2 数值计算及结果分析  42-45
  3.4 小结  45-46
第四章 激光推进飞行器吸气模式上升段动力学分析  46-61
  4.1 大气传输模型  46-51
    4.1.1 激光束的光斑质量  46-47
    4.1.2 大气衰减  47-49
    4.1.3 射程与衍射损耗  49-50
    4.1.4 发射功率  50-51
  4.2 上升段飞行动力学建模  51-54
    4.2.1 飞行器构型  51-52
    4.2.2 推力模型  52-54
    4.2.3 气动力模型  54
  4.3 数值计算及结果分析  54-58
    4.3.1 垂直发射  55-56
    4.3.2 倾斜发射  56-58
  4.4 小结  58-59
  第五章 结束语  59
  5.1 主要工作总结  59
  5.2 研究展望  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-64

相似论文

  1. 自变量分段连续型随机微分方程数值解的收敛性及稳定性,O211.63
  2. 具有变截面臂架的格构式起重机结构计算分析方法研究,TH21
  3. 开关磁阻发电机供电系统仿真分析,TM31
  4. 多层卫星网络稳定性设计研究,TN927.23
  5. 分导飞行器多模型自适应控制,TP273.2
  6. 时滞系统的稳定性分析,TP13
  7. 离散非线性系统输入到状态稳定性研究,TP13
  8. 壳聚糖季铵盐金属配合物的热稳定性研究,O634
  9. 氯代甲氧基脂肪酸甲酯的合成及应用研究,TQ414.8
  10. 高产色素红曲菌株的选育及所产色素性质的研究,TS202.3
  11. 复杂布尔网络稳定性问题的研究,O157.5
  12. 渗流对尾矿坝稳定性影响的分析,TV649
  13. 辣椒碱/环糊精体系的表征及性能研究,TQ450.1
  14. 无铅玻璃粉的制备及性能研究,TQ171.6
  15. 气—水可压缩流物质界面的R-M不稳定性研究,O359.1
  16. 鹿血酒的制备、毒理学安全性及稳定性评价,TS262.91
  17. 烤烟打叶复烤片烟结构稳定性评价,TS443
  18. 长期不同种植模式下东北黑土理化性状和有机碳稳定性的差异研究,S153
  19. 连续种植超级稻对土壤有机碳含量及团聚体稳定性的影响,S511
  20. 青少年学生自评亚健康状况的随访研究,B844.2
  21. 我国残奥乒乓球运动员注意特征研究,G846

中图分类: > 航空、航天 > 航天（宇宙航行） > 推进系统（发动机、推进器） > 特种发动机
© 2012 www.xueweilunwen.com