考虑磨损演化的铰链式襟翼机构动力学仿真研究

不同卡位的襟翼气动载荷差别很大,使得轴承在不同襟翼偏角下所承受载荷也存在明显差异,这导致在不同角度位置的轴承磨损深度不一致。因此,引入均匀磨损深度的方法难以适用于襟翼的动力学特性分析。为解决这一问题,提出了一种基于最小二乘法的动力学建模方法。根据襟翼翼面的连接特点利用C-B法对其进行柔性化,并采用RBE2单元建立刚柔耦合动力学模型。联合UAMP、DISP、UMESHMOTION子程序进行磨损演化仿真,获取铰链轴承的非均匀磨损数据,同时通过最小二乘拟合建立磨损深度和襟翼偏角角度以及摩擦因数的映射关系。将该映射关系以铰链轴承中心点的偏移量和轴承摩擦因数的方式更新刚柔耦合动力学模型,以获取在磨损影响下的襟翼机构动力学响应,验证了方法的适用性和有效性。结果表明,随着磨损的进行,襟翼内外侧轴承转轴同轴度逐渐降低,内外侧驱动力矩随之增加,增加幅度最大为15.08%。该方法可为襟翼机构的设计及轴承选型提供一定支持。

基于分枝约界法的复材加筋板多模式多位置可靠性分析

为了解决复合材料结构失效呈现多模式、多位置并发式,探究了分枝约界方法(BBM)在复合材料多模式、多位置可靠性分析中的应用,并结合蒙特卡罗方法对多模式可靠度进行了求解。结合结构组成、承载状态“分枝”,识别所有可能的潜在失效模式,再结合结构特征、应力状态“约界”,确定主要失效模式和失效位置,建立多模式可靠性分析模型;通过复合材料独有的失效准则向安全边界方程进行转化,探索复合材料可靠性分析的方法和流程框架,并采用蒙特卡罗求解多模式、多位置失效的可靠度;开展T型复合材料加筋板在轴压载荷下的可靠性分析案例验证,通过使用分枝约界法计算规模减少75%,轴压载荷下加筋板多模式可靠度为0.998。

基于数字主线的弹箭产品XBOM数据管理

弹箭产品的多视图物料清单XBOM(X bill of material)是多利益攸关方从不同寿命阶段的结构组成、数据信息以及交互流程等角度对弹箭产品的全方位基础支持文件。对弹箭产品XBOM数据进行管理,统筹管控全寿命周期内的数据,可消除不同寿命阶段相关方、业务及数据间的交互脱节及单向传递,为弹箭产品实现全数字模型供应提供有效数据源支持。为满足面向弹箭产品XBOM数据的有机集成及多方协同需求,提出了基于数字主线的弹箭产品XBOM数据管理体系和方法。通过剖析数字主线框架,提出并建立了基于数字主线的弹箭产品XBOM数据管理体系。以“数据-交互-建模-应用”的体系层次为指导,提出了基于数字主线的弹箭产品XBOM数据管理方法,包含数据组织、数据关联关系分析、数据建模及数据应用。以某型运载火箭结构系统为对象,开发基于数字主线的弹箭产品XBOM数据管理体系并进行了应用验证。文中所提出体系和方法为实现弹箭产品XBOM数据管控、集成及共享提供具体指导,有利于促进我国弹箭产品全寿命周期数据管理系统的发展。

基于正交试验的民用飞机抗爆结构参数敏感性分析

最小风险炸弹位置(LRBL)结构是放置飞机上可疑爆炸物的装置,探究结构尺寸和炸药位置对其抗爆性能的影响程度可为其改进设计提供参考。基于正交试验设计与数值模拟相结合的方法,以LRBL结构各危险部位的最大应变和变形为评价指标,分别运用极差分析法和方差分析法对LRBL结构的罐体壁厚、底盖厚度、连接凸台厚度、剪切销直径和炸药位置5个影响因素开展参数敏感性分析。结果表明:在200 g炸药当量的工况下,各因素对LRBL结构的抗爆性能的影响显著程度从大到小为炸药位置、罐体壁厚、底盖厚度、凸台厚度和剪切销直径;结合评价指标综合分析得到各个因素最优水平下的LRBL结构设计方案。

Harmony SE在民用飞机设计中的应用

随着民用飞机技术精细化和产品复杂性的提高,民用飞机设计已从传统的基于文档的系统工程转变为基于模型的系统工程,系统表达也从以文档为中心转变为以模型为中心。为进一步提高民用飞机设计中系统建模的模型质量与正确性,进而缩短设计的开发周期与成本,探究以模型驱动及验证为主导的系统工程方法在民用飞机设计领域的适用性,建立民用飞机设计的系统工程框架,用以支持民用飞机的可靠设计与高效交付。以Harmony SE建模方法为切入点,介绍其工作流程和建模思想;分析民用飞机在系统工程实践中出现的突出问题,说明Harmony SE方法在民用飞机系统工程领域的适用性,建立民用飞机设计的系统工程实践体系;以油箱增压组件为研究对象,应用实践体系开展组件级系统工程实践。结果表明,文中所提出的民用飞机设计系统工程体系和方法能够正确合理地分配设计需求并建立完整的系统模型,有助于提升现阶段民用飞机设计的效率与准确性。

极小子样试验的半经验评估方法

阐明了Bootstrap方法适用于子样数n≥5而不适用于子样数为n=1,2的情形,对于n=1,2的极小子样,给出了一种半经验评估方法,并提出了把n=1虚拟增广至n=5的半经验虚拟增广子样法与Bootstrap再抽样法相结合的极小子样评估方法,阐明了所提方法的立论依据与推导过程,给出算例并做了有益的讨论。

民机起落架安全性分析方法研究

以满足民机起落架全寿命周期的安全使用为目标,结合结构、机构、系统可靠性理论,提出了一套完整的民机起落架安全性分析方法。以某型民机前起落架不能放下或放下未锁定故障模式为例,进行了安全性分析,当分析结果不满足安全性指标要求时,则需通过安全性灵敏度分析,开展民机起落架的安全性设计改进。该分析方法适用于飞机设计全过程,可指导起落架设计优化,并可为民机适航取证提供技术支持。

民机舱门安全性分析方法研究

以民机舱门全寿命周期的安全使用为目标,提出了一套完整的民机舱门机构功能安全性分析设计方法。首先以民机舱门事故统计为基础,分析其主要故障模式,通过对相关适航条款的分析与解读,确定民机舱门主要故障模式的安全性指标;接着采用故障模式影响分析和故障树分析方法对各故障模式开展可靠性建模计算,同时对影响程度较大的故障模式进行共因故障分析;最后,将计算结果与安全性指标进行对比分析,如不符合要求,还需进行安全性改设计。该分析方法适用于飞机设计全过程,可指导舱门机构优化设计。

机构卡滞与定位可靠性分析

通过机构典型故障的统计分析展示了机构卡滞与定位可靠性分析的重大意义,阐明了如何从总的分析过渡到具体的卡滞、定位可靠性分析。提出了粘着磨损卡滞、变形过大卡滞等6种类型的机构卡滞可靠性分析方法及错位、运动传输中断等4种类型的机构定位可靠性分析方法。文中附有算例阐明所提出的方法。

如何确保飞机起落架收放锁系统的可靠性

统计分析了16起不同飞机起落架的典型事故,给出了飞机起落架收放锁系统的失效模式影响分析和失效树分析,以××型飞机前起下位锁的锁键与锁钩啮合不当导致自发开锁的故障为例,提出了考虑到不恰当的啮合量包括制造误差、粗暴维修误差、结构变形各单因素作用及多因素结合作用时的飞机起落架收放锁系统可靠性分析方法。文中探讨了如何确保飞机起落架收放锁系统的可靠性问题。

基于多体动力学的尾撬缓冲器动态性能研究

为了获得民机尾撬缓冲器吸能功量特性,提出了一套结合理论分析、协同仿真及试验验证的系统分析方法。以缓冲器理论分析模型为基础,建立了包含缓冲器动力学和液压系统的协同仿真模型;规划并实施了相应的落震仿真试验,将仿真结果与试验结果进行对比分析,验证了仿真模型的有效性和分析方法的可行性;详细讨论了不同充气压力和投放高度等关键参数对缓冲器动态性能的影响,总结了缓冲器功量、最大行程及最大轴向力随相关参数的变化规律。分析方法和结论可用于指导尾撬缓冲器的设计和选型,对民机的试飞工作具有一定的参考价值。

铝钛复合耳片结构设计及可靠性分析

飞机耳片接头是传递载荷的关键部位,为了提高耳片接头的安全性,在保证满足静强度、疲劳等设计要求的前提下,提出了不同金属材料复合连接耳片结构设计技术。对耳片结构从破损安全设计和寿命可靠性分析方面进行了研究;针对某飞机接头耳片,基于破损安全设计理念及变形协调设计原则,提出了复合连接耳片的设计方法,并依据所提方法确定了"铝-钛-铝"厚度比例为0.8∶1∶0.8单耳设计方案,进而开展了静力学、损伤容限设计及寿命可靠性分析。结果表明:所提出的铝钛复合耳片结构设计方案可满足静强度和损伤容限要求,且与常规耳片结构对比,复合耳片在质量仅增加4.9%的情况下结构任务寿命失效概率大幅降低。论文所提方法可用于指导复合耳片的结构设计。

考虑维修比例的民机备件多级库存配置研究

提出了一种考虑维修比例的民机备件多级库存配置方法,将维修比例引入METRIC(multiechelon technique for recoverable item control)模型建立多级库存配置模型,运用边际分析法对模型进行求解进而实现备件多级库存配置。首先,阐述了考虑维修比例的多级库存配置模型的原理,建立了以机队可用度为优化目标、费用和保障率为约束数学模型;然后,论述了基于边际分析法的考虑维修比例影响的情况下多级库存配置模型求解流程;最后,以典型民机起落架航线可更换单元(line repairable units,LRU)为研究对象,在考虑维修比例影响的情况下对其多级库存配置进行研究。算例分析结果表明:在满足优化约束条件的情况下,最小的保障费用为2 759 833美元,机队可用度为0.980 6,并得到此时LRU多级库存配置数量;通过方法比较验证了考虑维修比例的维修资源多级库存配置模型的可行性和有效性。在合理降低成本的前提下,为精确地配置维修资源多级库存优化提供指导。

机构避免死点卡住可靠性分析

提出机构死点卡住可靠性分析方法。分析过程中考虑机构尺寸参数的随机特性,研究机构运动出现死点时的分布特性。通过分析,认为可把机构运动输出值视作正态分布随机变量,进而提出计算机构避免死点卡住的可靠性分析方法。文中应用解析法与仿真法进行算例分析。

基于横向供应与维修比例的民机备件配置优化技术研究

针对考虑横向供应的多级库存配置问题,将维修比例这一实际因素引入库存配置模型中,提出了一种考虑横向供应及维修比例的民机备件多级库存配置方法。首先,阐述了考虑横向供应及维修比例下的多级库存配置模型的原理,并以机队可用度和备件满足率为约束条件,建立了相应的以库存系统总成本为优化目标的数学模型;其次,运用边际分析法求解考虑横向供应及维修比例条件下的备件多级库存配置;最后,以某航空公司波音737客机的部附件作为研究对象,在考虑横向供应及维修比例的条件下对其进行多级库存配置研究。算例结果得到了最优的备件库存配置数量,并且得到最低的库存系统成本为120.5万美元,机队可用度为0.990 9。相比不考虑横向供应及维修比例的传统配置模型以及只考虑维修比例的库存配置模型,所提出的模型使库存成本显著减少,可为民机备件的多级库存优化配置提供理论支撑和方法指导。

飞行器多因素突发性灾难事故的预防及其算法

首先指出多因素引起的突发性灾难事故现仍偶有发生,虽然其发生次数不多,但性质是严重的。阐明多因素失效灾难性事故的预防方法,提出有工程实际意义的截断事故链中关键链的概念与方法,提出与建立针对多因素失效的可靠性分析方法,并提出如何在飞机上建立相应的健康监控设施及其算法。

单子样寿命试验评估的综合概率分布法

提出了大型复杂结构体系或机构系统只做单子样1次寿命试验的评估方法。即据单子样的1次试验值创造性地提出确定当前概率分布及据此作出评估的方法,继而给出了结合半经验算法与当前概率分布算法的加权综合算法。附有算例阐明所提出的方法。

考虑不完全维修的民机可修件多级库存规划

针对现有的备件库存优化模型无法准确描述民机可修件由于不能修复如新导致其性能逐次劣化及一定维修次数后报废的实际情况,结合准更新理论、排队论和Vari-Metric模型提出了考虑不完全维修的民机可修件多级库存规划方法。以准更新理论模拟劣化过程,得到可修件的报废量;考虑维修后工作时间逐次缩短和维修时间逐次增加,调整了M/M/c/m+S/m排队论模型,得到了可修件的需求量;在此基础上提出引入报废流,针对可修件的报废决策问题扩展了Vari-Metric模型,以最小化备件投资费用为目标,采用边际分析法对模型进行求解并得到可修件库存配置方案。通过算例分析,表明所提方法能够考虑不完全维修情况下为民机全寿命阶段的多级备件保障决策提供有效参考。

基于Markov过程的冗余系统备件与冗余度联合优化

为了合理有效地降低冗余系统全寿命周期费用,同时考虑部件的故障过程、维修周转以及备件的订购补给过程,结合混合准则提出了基于Markov过程的k/n冗余系统可用度模型,实现备件库存配置与冗余度联合优化。首先,通过热备份和冷备份模式下的系统故障率和修复率计算公式,建立了使用可用度模型。然后,基于稳态概率计算全寿命周期费用,并运用备件库存配置与冗余度联合优化算法实现模型的求解。最后,通过数值计算验证可用度模型的正确性以及联合优化的有效性。通过数值计算结果表明,所提出的可用度模型是传统模型的有益改进并且具有普适性。联合优化算例结果显示,冗余系统可用度随冗余度或备件库存的增加而得到提升,而当可用度接近1时若要进一步提高可用度将导致费用急剧增长;全寿命周期费用中备件存储费用的所占比例最高,而备件订购费用最低;算例表明,与仅考虑备件库存优化的方法相比,联合优化使全寿命周期费用降低了8.01%。

极小子样高可靠性成败型产品试验的贝叶斯评估方法研究

首先阐明了极小子样高可靠性成败型产品试验评估的重大意义及通常用贝叶斯法解决该问题时所遇到的困难。在具有相同验前概率值的情况下，研究了不同典型验前概率分布模型对做一次成功试验后所得的验后概率值（可靠度或失败概率）的影响，并提出了一些合理选择模型的建议。