可重复使用液体火箭发动机减损控制理论与方法PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2减损控制的基本概念与内涵 3

1.3减损控制的研究方案与关键技术 5

1.3.1以往采取的研究方案与关键技术分析 6

1.3.2本书采取的研究方案与关键技术分析 8

1.3.3研究对象的选择 9

1.4减损控制技术研究进展 12

1.4.1发动机系统动力学 13

1.4.2关键部件结构动力学 19

1.4.3关键部件损伤动力学 24

1.4.4减损控制律综合分析与减损控制器设计 26

1.4.5减损控制技术应用于其他系统的研究进展分析 33

参考文献 35

第2章 液氧煤油发动机动力学建模与动态特性分析 40

2.1引言 40

2.2液体火箭发动机简介 41

2.2.1发动机工作过程及原理 41

2.2.2发动机的模块化构成 43

2.3发动机动力学模型 45

2.3.1液涡轮模型 45

2.3.2燃气涡轮模型 46

2.3.3泵模型 47

2.3.4热力组件模型 48

2.3.5液体管路模型 49

2.3.6冷却通道模型 49

2.3.7流量调节器模型 50

2.3.8带阀液体管路模型 51

2.4组件可视化仿真模型与发动机动力学仿真软件 51

2.4.1软件的总体设计 52

2.4.2发动机组件模块库的建立 53

2.4.3动力学仿真软件及数值仿真求解 55

2.5发动机动态过程仿真与分析 58

2.5.1发动机工作全过程仿真 58

2.5.2起动过程仿真与分析 61

2.5.3转工况过程仿真分析 69

2.5.4关机过程仿真分析 72

2.5.5仿真结果与试车结果的比较 74

2.6本章小结 75

参考文献 76

第3章 冷却夹套隔片结构损伤建模与动态特性分析 78

3.1引言 78

3.2冷却夹套隔片的夹芯梁结构模型 79

3.2.1等效夹芯梁模型 79

3.2.2几何关系 80

3.2.3平衡方程 81

3.2.4控制方程 81

3.2.5边界条件 82

3.2.6夹芯梁模型方程的封闭形式解 83

3.3冷却夹套隔片损伤建模与分析 85

3.3.1细化模型 85

3.3.2黏塑性模型 86

3.4仿真结果与讨论 88

3.4.1蠕变温度和激活能的影响分析 89

3.4.2结构尺寸的影响分析 90

3.4.3载荷的影响分析 90

3.4.4系统动态过程中冷却夹套隔片损伤发展规律研究 93

3.5冷却夹套隔片结构有限元分析 99

3.6本章小结 102

参考文献 103

第4章 涡轮叶片结构损伤建模与动态特性分析 104

4.1引言 104

4.2涡轮叶片结构动态特性的有限元分析 106

4.2.1用有限元分析法建立涡轮叶片的结构动力学模型 106

4.2.2涡轮叶片的应力分析 107

4.2.3涡轮叶片结构动态特性的有限元分析结果 109

4.3涡轮叶片应力的近似计算 113

4.3.1离心拉伸应力的计算 114

4.3.2弯曲应力的计算 116

4.3.3旋转下的振动应力 119

4.3.4计算结果与分析 119

4.4涡轮叶片的疲劳损伤分析方法及模型 120

4.4.1循环应力-应变曲线 121

4.4.2应变-寿命法 121

4.4.3 Miner疲劳累积损伤理论 123

4.5基于时间的疲劳损伤在线计算模型 124

4.5.1基于时间的损伤定义 124

4.5.2弹性损伤与塑性损伤的加权平均 125

4.6应用损伤曲线法建立非线性累积损伤模型 127

4.6.1加载序列效应对疲劳损伤的影响 127

4.6.2损伤曲线法 128

4.6.3改进的损伤曲线法 128

4.7涡轮叶片的疲劳损伤算例 131

4.7.1涡轮叶片的应力-时间历程（应力谱） 131

4.7.2疲劳损伤计算流程分析 132

4.7.3涡轮叶片疲劳损伤计算 132

4.8本章小结 139

参考文献 140

第5章 发动机减损控制的传统优化方法 141

5.1引言 141

5.2发动机减损控制律综合分析过程 142

5.2.1发动机减损控制的一般分析过程 142

5.2.2构造目标函数 144

5.2.3提取约束条件 145

5.2.4问题的解 147

5.3减损控制律综合分析的主要目标法 149

5.3.1理论基础 149

5.3.2仿真结果与分析 151

5.4减损控制律综合分析的线性加权和法 157

5.4.1理论分析 157

5.4.2仿真结果与分析 159

5.5液体火箭发动机减损控制研究算例 165

5.5.1算例一：起动过程中控制输入序列的优化选择 165

5.5.2算例二：起动过程的减损控制 167

5.6本章小结 170

参考文献 171

第6章 发动机减损控制的智能优化方法 173

6.1引言 173

6.2减损控制律综合分析的遗传算法 174

6.2.1遗传算法在减损控制律综合分析中的适用性 174

6.2.2遗传算法综合分析减损控制律的流程 175

6.2.3 SPEA在减损控制律综合分析中的应用 178

6.2.4仿真计算结果与分析 182

6.3减损控制律综合分析的多目标粒子群算法 185

6.3.1粒子群算法的基本问题 185

6.3.2多目标粒子群算法应用中的问题 187

6.3.3多目标粒子群算法综合分析减损控制律的流程 188

6.3.4计算结果与讨论 188

6.4本章小结 198

参考文献 198

第7章 基于模糊神经网络的发动机在线减损控制 201

7.1引言 201

7.2模糊减损控制的方案设计与分析 201

7.2.1模糊减损控制的适用性分析 201

7.2.2本书提出的模糊减损控制方案 202

7.3模糊减损控制器设计与实现 203

7.3.1模糊化与去模糊化处理 204

7.3.2模糊控制规则库 207

7.3.3仿真结果与分析 207

7.4基于模糊神经网络的减损控制研究 224

7.4.1模糊神经网络减损控制系统 225

7.4.2模糊神经网络减损控制器设计 225

7.4.3模糊神经网络减损控制器的训练与测试 232

7.4.4仿真计算结果与分析 233

7.5本章小结 236

参考文献 237

第8章 氢氧发动机减损控制技术研究与应用 240

8.1引言 240

8.2氢氧发动机系统动力学模型 240

8.2.1液氢泵 242

8.2.2涡轮 243

8.2.3燃烧室 245

8.2.4预燃室 246

8.2.5液氧控制阀门 247

8.2.6液氢供应管路 247

8.2.7推力室冷却夹套隔片 248

8.3发动机工作过程仿真 249

8.3.1发动机工作过程稳态仿真 249

8.3.2发动机过渡过程仿真 251

8.4涡轮叶片减损控制仿真与分析 254

8.5冷却夹套隔片损伤演化过程仿真与分析 260

8.6本章小结 262

参考文献 262