基于CFD方法的舰载直升机着舰风限图计算

本文建立了一种基于Navier⁃Stokes方程的直升机着舰流场计算方法,可应用于着舰区域旋翼/机身/尾桨气动力的计算。该方法采用隐式耦合的求解方式,以双时间方法进行推进来模拟直升机着舰过程中着舰域的流场特性。为提高计算效率,旋翼和尾桨采用动量源模型来计算其在流场中的作用。在使用该计算方法的同时,本文采取多项式拟合的方式修正直升机非线性飞行动力学模型的计算结果,以此实现复杂流场中的直升机配平计算。应用所建立的方法,文中以UH⁃60A直升机和SFS2舰船为研究对象,进行了单机的耦合CFD方法的全机配平分析,验证了配平方法的可行性。然后引入了直升机安全着舰判据,利用耦合CFD的配平方法和安全着舰判据,计算了该机/舰组合的理论着舰风限图。

老旧直升机维修中无损检测技术的应用

随着使用年限的增长,老旧直升机结构性故障和偶发性故障逐渐增多,给维护修理带来了诸多困难,维护人员常常不能及时发现和消除故障隐患。针对当前老旧直升机的特点和维修现状,介绍了无损检测技术在航空维修领域中的应用,结合直升机结构特点和使用情况探讨确定老旧直升机无损检测的重点部位和关键部件,围绕不同无损检测技术特点对直升机关键部件检测的具体应用方法进行阐述,并结合老旧直升机维护实践对无损检测技术的使用时机做出探讨和研究,最后对无损检测技术在老旧直升机维修中的应用前景进行了展望。

陆军直升机飞行人员寒区飞行错觉发生现状调查及影响因素分析

目的了解陆军直升机飞行人员在寒区飞行错觉的发生情况并探讨其影响因素与应对措施。方法运用“飞行错觉综合量表(Comprehensive flight illusion scales)”调查74名寒区陆军直升机飞行人员在2022年12月至2023年2月飞行错觉的发生情况、相关影响因素及应对飞行错觉的措施。通过SPSS 22.0软件统计分析各变量之间的差异和飞行错觉发生的影响因素。结果本次调查共发出问卷74份,收回74份,有效回收率100%。其中飞行错觉的发生率为32.43%。飞行时间与飞行错觉的发生差异具有统计学意义(P<0.05)。在寒区发生率较高的3种飞行错觉分别为距离错觉(20.27%)、倾斜错觉(18.92%)和相对位置错觉(16.22%);发生率较低的3种飞行错觉分别为:脱离现象(4.05%)、旋转错觉(4.05%)和倒飞错觉(2.70%)。飞行错觉发生后66.67%的人员出现紧张、感觉杆“搬不动”、头痛、头昏以及飞行后失眠等多种反应。陆军直升机飞行人员几乎都知晓并认同积极应对飞行错觉的处理方式,却有50%的人员认为可采用消极等待的方式。通过对影响飞行错觉发生的相关因素统计分析提示:除了飞行科目以外,与飞行员身心状态、外界环境和飞行活动相关的多种因素均影响飞行错觉的发生,且具有统计学差异(P<0.05)。结论在寒区作业的陆军直升机飞行人员在冬季短时期内飞行错觉发生后会出现明显的心理和生理反应,他们的疲劳焦虑状态、气候、地形环境以及驾驶机型的座舱界面飞行参数与飞行错觉的发生相关。

舰载直升机主动甲板着舰气动载荷特性

被动与主动流动控制可减小舰艇艉流强度,但直升机着舰甲板处仍存在明显回流现象,由此导致直升机气动载荷变化显著。提出了自动升降的舰艇主动甲板,建立基于格子玻尔兹曼方法 (LBM)的舰艇主动甲板流场分析方法,并结合单向耦合模型,嵌入旋翼黏性涡粒子法,研究直升机主动甲板着舰气动载荷特性。通过与SFS2舰艇流场试验、分离涡模拟(DES)方法、大涡模拟(LES)方法比较,验证了所建方法的准确性。随后研究主动甲板对舰艇流场和直升机着舰气动载荷的影响特性。结果表明:相比于标准SFS2舰艇,主动甲板有效抑制了直升机着舰甲板处回流,以及直升机旋翼拉力损失、滚转和俯仰力矩,最大降幅分别为21.6%、55.1%、74.6%。

舰载直升机端齿式折叠型尾水平轴系振动特性研究

端齿式折叠机构可以实现尾水平轴系的折叠,增加航空母舰上停靠舰载直升机的数量;同时,端齿式折叠机构对直升机尾传动轴系振动特性也会产生一定影响。建立了舰载直升机端齿式折叠型尾水平轴系动力学模型,求解分析了轴系各支承处振动响应。首先,分别基于有限元法与应变能法对折叠机构中花键连接部分及端齿连接部分进行等效简化,将花键连接部分等效为径向刚度及转角刚度,端齿连接部分等效为等效环,建立端齿式折叠机构的动力学模型,并通过与有限元仿真对比模态分析结果的方法以验证建模方法的准确性;在此基础上,将折叠装置动力学模型耦合到尾水平轴系中,建立折叠型尾水平轴系动力学模型,求解并分析了轴系振动特性。研究结果表明,各支承中,位移响应最大的在关节轴承处,最小的在主减输出端轴承处;振动响应与支承位置及其刚度阻尼特性有关。该研究可为轴系支承配置研究提供理论指导。

侧风对直升机沙盲特性的影响

直升机旋翼与地面复杂干扰流场诱导沙床沙粒运动,形成沙盲现象,然而侧风改变旋翼与地面干扰流场,改变沙云形态和沙盲现象。因此,将侧风作用项嵌入基于黏性涡粒子的旋翼/地面气动干扰模型,体现侧风对旋翼与地面干扰流场的作用,并基于离散单元法的沙粒动力学模型,增加侧风引起的气动力,体现侧风对沙粒运动的作用。研究侧风对直升机前飞沙盲特性的影响,并分析侧风速度、风向对直升机沙盲特性的影响规律。结果表明:侧风对直升机沙盲沙云形态影响显著,且左侧风显著增强沙尘浓度,而迎风状态减小沙尘浓度;随着侧风速度的增加,左侧风状态下的沙尘浓度先增加后减小。

直升机DMC目标值估算方法

随着现代航空装备的发展,近几年来军用直升机开始重视经济性,与军用直升机相比,民用直升机的经济性重要性更是随着各方面成本上升而显得愈加明显,国际通航市场越来越关注直升机直接运营成本(DOC),直升机的经济性越来越受到重视。直接运营成本(DOC)由所有权成本、机组成本、燃油和滑油成本、维修成本以及其他成本组成,其中维修成本在直接运营成本中所占份额能达到10%~20%,在直升机的全寿命周期内维修成本的总量可以达到购买价格的50%~120%,而且同其他几项成本相比,维修成本可以通过合理的设计优化和使用优化得到非常大的节省空间,所以维修成本是现在的国际通航市场最为关注的,也是市场宣传的重要卖点。

直升机海洋环境舰机动态适配性试验验证技术

舰载直升机以舰船为活动基地,随作业船舶在海上进行飞行作业,典型舰载直升机舰上起降(作业)平台见图1。在舰面作业时,直升机受载舰上方复杂流场和直升机/载舰气动干扰的影响,直升机发动机也可能会吸入自身排放的废气。受废气吸入的影响,直升机发动机的可用功率会下降,直升机在载舰上方的扰动流场中进行过渡飞行和状态调整的过程中,可能会产生瞬态的、较高的功率需求,相对陆上,舰上起飞着陆操纵更困难。

直升机维修差错防控策略

随着航空技术的飞速发展,直升机作为航空领域的重要组成部分,其应用范围日益广泛,从军事侦察、紧急救援到民用运输、旅游观光等多个领域都发挥着不可替代的作用。然而,直升机的复杂结构和高度集成的系统也对其维修工作提出了极高的要求。直升机维修不仅关乎飞行安全,更直接影响到航空事业的健康发展。而随着直升机使用频率的增加和服役年限的延长,维修差错问题逐渐凸显。维修差错不仅可能导致直升机性能下降、故障频发,甚至可能引发严重的航空事故,造成人员伤亡和财产损失。

促进直升机产业链协同发展的标准化应用研究

为推进直升机设计制造一体化和全生命周期协同,直升机主机设计所作为产业链溯源牵头单位,采用标准化手段推广应用MBD和MBSE等技术,实现供应链数据统一,促成企业联动和集群发展,支持了地方政府以优势企业为核心,健全配套,重点发展直升机等航空产业的战略落地,形成了产业协同的实践案例。

舰载直升机战术原理交互式可视化仿真系统构建研究

舰载直升机战术运用课程,对水面舰艇航空指挥人才培养目标具有重要支撑作用。针对舰载直升机战术原理教学中所面临的挑战,构建了舰载直升机战术原理交互式可视化仿真系统,阐述了舰载直升机战术原理交互式可视化的内涵,并以“舰载直升机航空鱼雷对潜攻击”为例,说明了系统的设计、实现及应用。实践结果表明,该系统允许学生进行交互式操作,可直观进行攻防态势展示,快速进行战术分析计算,有效进行战术效能评估,符合学生思维认知习惯,加深其对舰载直升机战术原理规律、本质的理解。

直升机消防吊桶姿态模拟试验研究

为量化研究直升机消防吊桶灭火过程中消防吊桶姿态对洒水精准度及直升机稳定性的影响,搭建直升机消防吊桶姿态试验平台开展消防吊桶缩尺寸试验。开展来流速度、质量、绳索长度、加装尾鳍4种因素影响下直升机消防吊桶摆动试验,利用以姿态传感器和拉力传感器为核心的数据采集系统采集试验过程中消防吊桶的姿态角和绳索垂直方向的受力。结果表明:来流速度为8、16、24 m/s时姿态角变化极差为7.85°、20.40°、34.84°,绳索垂直方向受力极大值与自身重力之差为0.18、1.13、2.29 N;质量为301、271、241 g时,姿态角变化极差为17.45°、20.40°、38.27°,绳索垂直方向受力极大值与自身重力之差为0.95、1.13、1.17 N;绳索长度为100、150、200 mm时,姿态角变化极差为22.41°、20.40°、19.61°,绳索垂直方向受力极大值与自身重力之差为1.93、1.79、1.56 N;正交试验分析得出不同工况的影响因素大小为来流速度>绳索长度>质量,其中来流速度对试验结果影响极显著(P<0.01);直升机消防吊桶是否加装尾鳍的姿态角变化极差为15.78°、55.76°,绳索垂直方向受力极大值与自身重力之差为0.64、1.06 N。综上,降低来流速度、增加消防吊桶质量、增加绳索长度及加装尾鳍可有效降低消防吊桶姿态变化幅度,提高垂直方向受力的均匀性,从而优化洒水精度和直升机稳定性。

直升机振动主动控制方法研究综述

直升机振动问题突出,振动控制技术始终是直升机发展过程中的一项关键技术。回顾了直升机振动控制技术的研究进展,重点综述了直升机振动主动控制技术。首先给出了直升机振动控制发展至今的技术分类,简要介绍了直升机振动被动控制技术原理,着重对振动主动控制技术的原理和发展,包括作用于机身结构的主动控制,作用于自动倾斜器的高阶谐波控制和独立桨叶控制,作用于桨叶的主动扭转旋翼、主动后缘襟翼、主动桨尖和微型襟翼等控制进行了详述。最后展望了直升机振动主动控制技术研究的发展方向和未来趋势。

基于半解析涡环模型的农用单旋翼直升机流场快速计算

农业航空领域中,定量获取风场(流场)速度分布对单旋翼直升机辅助授粉作业、农药施用效率提升具有重要意义。基于此提出一种半解析理论方法能够快速完整计算单旋翼流场速度。以涡环模型为基础,将农用直升机旋转桨盘下的尾涡系等效为涡环连续叠加所形成的圆柱涡面,再由涡环速度诱导公式半解析计算直升机旋翼空间各点速度。理论模型与仿真和文献试验数据比较,结果表明:涡环模型简单快速,普通计算机(CPU 2 GHz,内存2 GB)上2.8 s完成计算;悬停时与计算流体力学仿真结果下洗速度径向平均误差小于1.9 m/s,平均相对误差小于39.1%,轴向平均误差小于2.26 m/s,平均相对误差小于54.6%;悬停时,诱速从中央往桨尖递增;前飞时,平飞速度越大诱速越小;流场主要影响因素依次为前飞速度、旋翼半径、飞机总重、空气密度。为定量计算农用直升机旋翼风场、辅助授粉作业和田间施药喷头布置提供一种快速方法和参考。

父母直升机教养对大学生主观幸福感的影响:自我控制和抑郁的链式中介作用

为探讨父母直升机教养与大学生主观幸福感的关系,以及自我控制和抑郁在其中的中介作用,本研究采用直升机教养量表、自我控制量表、抑郁自评量表与主观幸福感量表对948名大学生进行问卷调查。结果发现:(1)父母直升机教养显著负向预测大学生主观幸福感;(2)抑郁在父母直升机教养与大学生主观幸福感之间起独立中介作用;(3)自我控制和抑郁在父母直升机教养与大学生主观幸福感之间起链式中介作用。本研究揭示了父母直升机教养与大学生主观幸福感之间的内在机制,对大学生主观幸福感的提升具有启示意义。

基于AIXM数据集和改进A^(*)算法的直升机路径规划

针对AIXM数据集(aeronautical information exchange model dataset)在通航应用研究缺乏,以及经典A^(*)算法在直升机路径规划问题中转弯节点多等问题,提出了一种基于AIXM数据集的改进A^(*)算法直升机路径规划方法。首先,分析了AIXM数据集的时空属性,设计了基于时空属性搜索的AIXM障碍物数据查询方法,为进行直升机路径规划奠定了数据环境基础;然后结合直升机性能限制构建了碰撞判断包围盒,基于碰撞包围盒改进经典A^(*)算法,利用AIXM数据障碍物数据与航线数据,提出了一种直升机路径规划方法;通过python与Luaid AIXM 5 Viewer对该方法进行了仿真实验表明,所提方法规划的直升机路径转弯节点少,降低了直升机转弯的频率,规划路径短且符合路径与障碍物之间的安全距离要求。本文研究是将AIXM数据集利用于通航航空情报服务的创新尝试。

直升机海上应急救援能力评估研究

将直升机海上应急救援过程中“事前预防—事中响应—事后恢复”3个阶段的安全问题考虑到应急救援体系中,可有效评估直升机海上应急救援能力,提高其应急救援效率。基于“5W1H”分析法设计研究框架,通过文献分析、问卷调查、专家咨询等方法对直升机海上应急救援能力评估指标进行筛选,确定出21项评价指标并构建直升机海上应急救援能力评估指标体系;利用基于D-S证据理论的层次分析法确定指标权重,运用模糊综合评估法构建直升机海上应急救援能力综合评估模型;将该评估模型应用到以海上风机维护人员受伤为例的救援演练中,得分为86.89,判定救援能力为“较强”。结果表明:该评价指标体系和评估模型有一定的实用性,能够有效评估直升机海上应急救援的能力。

隐身直升机红外辐射与雷达散射特征分析

为实现直升机红外/雷达综合隐身,将一体化红外抑制器融入隐身直升机的设计中,通过数值计算得到悬停状态下直升机的温度场、红外辐射特性以及雷达散射特性。结果表明:在一体化红外抑制器引射气流和旋翼下洗气流的作用下,直升机排气混合管和后机身都可以得到很好的冷却;尾桨通流作用下的高温排气对左侧机身的局部加热效应更显著;排气系统与后机身一体化设计方案使得机身可以有效地遮挡高温混合管,所以3~5μm波段总红外辐射主要来源于气体和机身蒙皮;而在8~14μm波段,气体红外辐射可以忽略不计;在3 GHz、6 GHz、10 GHz和15 GHz频率下,隐身直升机周向RCS均值都控制在4 dBsm以下,表明一体化设计方案在降低红外辐射的同时也具备较好的雷达隐身能力。

基于信息熵的直升机通用质量特性评估指标权重确定方法

权重反映了各指标在通用质量评估中的重要程度,确定评估指标权重是开展直升机通用质量特性评估的关键环节。基于信息熵理论,提出了一种直升机通用质量特性评估指标权重的确定方法。通过采集专家意见构建指标权重评价矩阵,计算各指标专家评价熵权值和区分度,并转换为信度因子,以信度因子对指标权重进行修正,实现了“主观+客观”的指标权重确定,为直升机通用质量特性评估指标权重的确定提供了一种新方法。

动力吸振器在直升机减振上的应用及效果验证

基于无阻尼动力吸振器设计原理和直升机实际指标需求设计了一种可变刚度和可调质量的动力吸振器,并利用有限元模型对吸振器进行了动特性分析和减振效率分析,最终通过飞行试验验证动力吸振器的实际装机效果。测试数据结果表明动力吸振器有较好的减振效果,为后续其它型号的动力吸振器研制积累了工程经验,提供了参考。