飞机强度试验大变形位移测量技术研究与应用

为满足大型飞机强度试验中大变形三维位移测量准确度的要求,对影响位移测量精度的各种因素进行了理论误差分析,提出了投影法和等体积法的间接测量三维位移的大变形测量方法。对比验证试验表明,该技术解决了传统测量方法在大变形下测量结果受垂直于被测方向上的位移影响不可忽略的难题,提高了试验位移测量的准确度。多次实际使用结果表明,该技术测量性能指标可满足飞机强度试验要求。

复合材料声衬声阻抗性能测试试验研究

声衬是降低发动机噪声的重要组件。为探索复合材料在声衬上的应用,本文基于Helmholtz原理,采用树脂基复合材料,针对某特定工况设计制备了微穿孔板蜂窝夹层结构声衬,并开展了相应的试验研究。研究结果表明,按照当前树脂基复合材料良好的加工性能和制备工艺,该声衬能够较好地满足结构参数和声学性能的设计要求。

基于应变数据的疲劳试验监控系统设计

飞机设计定型及投入生产前,需进行全尺寸结构耐久性和损伤容限试验[1-3]。全尺寸结构耐久性和损伤容限试验周期长,试验风险大且随试验进展递增,控制试验风险是试验成败的关键。应变数据是掌握试验(件)状态的核心,目前对疲劳试验的应变数据利用普遍具有滞后性,这对试验风险控制极为不利。在保证试验数据采集系统性能的情况下,设计了一种疲劳试验应变数据实时监控系统。该系统利用标准应变谱来实时诊断应变数据的异常状态并报警,使试验人员能够及时准确地排除试验异常和隐患,保障了试验安全。监控系统实际应用效果良好。

一种金属蜂窝热物理参数等效方法

对于金属蜂窝结构而言,选择合理的建模方法是预测其传热特性效率和精度的关键。引入等效原理,对芯材的热物理特性等效方法进行了研究。根据钛合金芯材和空腔的体积占比,计算了芯材等效材料的密度和比热,在导热系数的等效过程中,不仅对芯材和空气的导热特性进行了等效和转换,还对辐射的影响进行了量化。采用这种等效方法,可以建立由两层壳元面板和体元夹芯构成的金属蜂窝等效模型,该模型可以在较小的计算规模下以较高的计算效率实现金属蜂窝结构热物理特性的准确预测,在大型热防护结构的整体传热分析中具有较强的应用价值。

一种声源幅值参数标定方法

航空发动机气动噪声试验通常指定模拟声源的频率、相位和声压级,声源幅值参数精度直接影响声压级精度。针对人工标定时难以保证精度且耗时较长的问题,论文提出了一种利用二分法将标定程序化的算法,并进行了模拟标定试验。试验结果表明,该算法能够快速高效获得标定参数,从而为声源标定自动化提供算法支撑。

高温高低周复合载荷试验加载技术

为了获取航空发动机涡轮转子叶片的疲劳寿命,通过电磁感应加热、高低周复合载荷协调加载控制方法实现正交载荷解耦联合加载,研究了转子叶片在高温环境、低周离心载荷和高周振动载荷耦合响应,并基于涡轮叶片模拟试验件,对上述技术进行了验证。结果表明,该试验技术具备可行性和正确性。可见该技术可以实现航空发动机结构部件的多场耦合复杂载荷强度试验加载。

基于标准应变谱的试验异常监控系统设计

飞机设计定型及投人生产前,需进行全尺寸结构耐久性和损伤容限试验全尺寸结构耐久性和损伤容限试验周期长,试验风险大且随试验进展递增,控制试验风险是试验成败的关键。实时应变数据是掌握试验(件)状态的核心,目前对疲劳试验的应变数据利用普遍具有滞后性,这对试验风险控制极为不利。在保证试验数据采集系统性能的情况下,设计了一种疲劳试验应变数据实时监控系统。该系统利用标准应变谱来实时诊断应变数据的异常状态并报警,使试验人员能够及时准确地排除试验异常和隐患,保障了试验安全。监控系统实际应用效果良好。

高温高低周载荷耦合试验技术

针对材料级试验件在高温环境、低周离心载荷和高周振动载荷共同作用下的疲劳寿命,开展高温高低周复合载荷疲劳试验技术研究,突破电磁感应加热试验技术、高低周复合载荷加载控制技术,并在试验中得到了充分验证。

涡轮叶片耦合疲劳寿命预测与试验验证

为了解决涡轮转子叶片在温度、离心力和气动/噪声联合载荷作用下的疲劳强度问题,开展了高低周复合载荷谱分解方法和基于高低周载荷的全时域蠕变损伤累积模型研究,提出了同时考虑蠕变损伤、低周疲劳损伤和高周疲劳损伤的耦合疲劳寿命预测方法。同时,通过正交载荷解耦和耦合载荷协调加载控制等关键技术的应用,开发了高温环境下的高低周复合疲劳试验平台。最终,基于设计的涡轮叶片模拟件,完成了耦合疲劳寿命预测和试验验证。结果表明:模拟试件的耦合疲劳寿命试验结果分散系数为1.01,耦合疲劳寿命的预测结果与试验结果偏差小于24%,从而验证了疲劳寿命预测模型的正确性,为我国航空发动机热端部件的疲劳强度设计和验证提供了有效的技术途径。

切向流条件下短舱单/双自由度声衬实验

使用声学流管实验台对一件双自由度(DDOF)声衬和一件单自由度(SDOF)声衬的声学特性进行对比测试。在最大0.26 Ma切向流速和管道的截止频率之下,采用直接提取法SFM测得声衬的无量纲声阻抗,同时使用双传声器分解驻波法计算声衬安装段管道的传声损失(TL)和吸声系数等,基于声能量理论的传声损失可直观地展示两件被测声衬的吸声性能差异。结果表明在流管声学实验台上,相较于单自由度声衬,双自由度声衬能够有效拓宽声衬的吸声频带,同时共振频率处的传声损失不如单自由度声衬,切向流也会明显改变声衬的共振频率、弱化吸声能力。基于声能量的传声损失和吸声系数也为无等效阻抗的非均匀结构声衬提供了一种声学性能评估方法。