管路结构参数对液压管路振动特性的影响研究

为探究液压管路的结构参数对其振动特性的影响,建立了不同几何结构参数液压管路有限元模型,基于流固耦合研究了不同结构材料、不同弯曲半径以及不同弯曲内角对液压管路振动特性的影响。研究发现,在液压管路结构一定情况下,钛合金Ti-3Al-2.5V的固有频率最小,不锈钢1Cr18Ni9Ti的变形量最小;在固定液压管路总长的情况下,弯曲半径的增加会提升固有频率并会降低变形量,弯曲内角的增加会减小固有频率但会降低变形量;在固定直管段长度的情况下,弯曲半径的增加会导致固有频率减小并导致变形量增加,弯曲内角的增加会导致固有频率减小但会降低变形量。

变螺距诱导轮出口角对氢泵流场及性能的影响

为了研究变螺距诱导轮出口角对氢泵流场及性能的影响,以某型液体火箭发动机带变螺距诱导轮的氢泵作为研究对象,选取3种诱导轮出口角(轮缘),分别为12°、14°和16°,采用数值仿真的方法分析了不同诱导轮出口角对氢泵流场分布、水力性能和汽蚀性能的影响,并且进行试验验证。结果表明:适当增大诱导轮出口角,可以改善诱导轮出口的流场分布;在一定范围内增大诱导轮出口角,氢泵不同流量点的扬程和总效率都会获得提升,但是继续增大出口角到16°时,氢泵扬程提升效果减弱,且总效率有所下降;随着诱导轮出口角增大,氢泵的汽蚀性能先提升后降低。

基于流—固—热耦合的高温伺服阀蛇形流道散热罩散热效率研究

电液伺服系统具有液控负载大、响应快的特点,因此其被广泛应用于航空领域。由于飞行器处于高温工况时,电液伺服系统会受极大影响,不利于飞行器的正常工作。针对这一问题,本文采用流—固—热多场耦合的方法对高温伺服阀散热罩蛇形流道进行了优化研究。首先,介绍了流—固—热三场耦合的理论基础,设计了7种散热罩的结构参数模型,分别建立了散热罩物理模型及流体模型。其次,在此基础上分析了7种模型的散热效果。研究结果表明,增加流道条数并不能提升散热效率,而增加散热罩沟槽宽度和沟槽深度可以提高散热效率,但散热效果并不明显。如要达到散热要求,可以通过增大散热流体流量、降低散热流体温度来实现。

拓扑优化相变热沉在不同重力场的性能

为强化相变热沉的性能,基于带惩罚的固体各向同性材料(SIMP)法对山梨糖醇相变热沉进行传热拓扑优化设计。对拓扑优化的相变热沉(Ⅰ)和直肋式的相变热沉(Ⅱ)进行定常重力(0~20g)和周期性重力条件的数值模拟研究。利用无量纲数对比二者的热性能,研究结果表明:热沉Ⅰ的吸热和均热性能优于热沉Ⅱ;在相同重力环境下,以80℃为目标,热沉Ⅰ温控时间比热沉Ⅱ平均多26.8%;微低重力下热沉内部近乎导热,略逊于常规重力下热性能;超重力强化的自然对流可以显著提升热沉性能,10g条件相比常规重力的温控时间增加8.94%,而相同Ra^(*)下,周期性重力对热沉Ⅰ的性能有抑制作用。研究结果对飞行器载相变热沉的地面细化设计有一定指导意义。

舰载机异常着舰阻拦装置工作特性仿真

为了探索液压缓冲式阻拦装置在舰载机异常着舰情况下的工作特性,采用机理建模法建立飞机着舰阻拦动力学模型,以及包括阻拦机、凸轮阀、缓冲系统与钢索系统在内的阻拦装置全系统模型,并基于实装运行数据对模型精度进行校验,在此基础上开展舰载机超速、超重或凸轮阀驱动钢索松弛等异常着舰阻拦仿真;结果表明,超重或超速着舰将导致阻拦装置超负荷运转,并威胁舰载机的安全着舰;凸轮阀驱动钢索松弛会使凸轮阀动作时机延迟、阻拦初期主液压缸压力与阻拦力偏小,甚至导致阻拦机主液压缸柱塞与缸筒发生刚性撞击;研究成果揭示了舰载机阻拦装置在典型异常工况下的运行规律,具有一定的理论意义与工程应用价值。

蝶阀串漏量问题分析及试验

本文介绍了飞机环控系统中蝶阀密封设计因素造成的泄漏问题。目前,飞机中蝶阀防止内漏的密封圈常为金属涨圈,本文对其外圆与通道的贴合度和活门板槽的密封等进行试验,所得结论如下。涨圈外圆和通道内圆应尽量匹配,应进行组合式装配并严格要求涨圈端面的平面度,采用减少保险丝孔装配后的间隙等措施来减少蝶阀的串漏量。这样不仅能保证产品串漏量一次装试合格率,还能形成设计经验,为后续蝶阀类产品串漏量结构设计提供依据。

飞机滑行偏转液压控制组件故障分析

液压控制组件(6GC)是空客A320飞机用于控制前轮转向的机件。统计该机件的送修情况,发现其故障的70%均为“滑行偏置”导致。通过综合测试台采集控制电流、控制口液压力、流量等数据,设置相对频率,绘制曲线图,可以得到精准的偏置数据(零偏)及相关信息,为排除故障提供方便。

LEAP-1A型发动机防冰活门故障分析

LEAP-1A型发动机利用两级串联的防冰活门,调节高压防冰引气,用于发动机进气道和前缘防冰,以保证飞机在结冰气象条件下安全飞行。分析级联式防冰活门的工作原理,结合LEAP-1A型机队防冰活门的故障模式和维护数据,给出排故方法和维护建议。

多叶式径向动压气体箔片轴承预紧力仿真

为获取多叶式径向动压气体箔片轴承大预紧装配过程中各部件状态,基于显式动力学方法建立了该类轴承的非线性接触模型,并讨论了预紧量、静态偏心率对转轴表面应力分布的影响,研究结果表明:多叶式箔片结构在平箔片搭接区域及与转轴接触区域应力较大;当无静态偏心时,转轴表面应力分布呈周期对称状态,有静态偏心时,则呈余弦形式,且应力波峰波谷数量与箔片数量一致;同时,预紧量越大,转轴表面应力越大,而静态偏心率越大,转轴表面主要受压区峰谷间应力差越大。

超重条件下相变热沉结构拓扑优化及温控性能研究

利用相变热沉有望解决高速飞行器大热耗电子设备的热控难题。为强化相变热沉温控性能,基于固体各向同性罚函数的变密度拓扑优化方法对相变热沉进行传热拓扑优化设计。而飞行器在机动飞行过程中常处于超重状态,其可能会影响相变热沉的性能。因此,对拓扑优化的导热式优化热沉(Ⅰ)和自然对流式优化热沉(Ⅱ)在超重(1g~7g)下的温控性能进行了数值研究。研究结果表明:热沉Ⅱ吸热速度和温控性能优于热沉Ⅰ,PCM总融化时长缩短11 s;以60℃为目标,在1g、3g、5g、和7g下,热沉Ⅱ的温控时长比热沉Ⅰ分别延长了19.75%、17.44%、4.01%和1.62%;超重会强化PCM间的自然对流,显著提升热沉温控性能,但其强化效应随超重的增强而减弱;超重对热沉Ⅰ的强化作用大于热沉Ⅱ,且会缩短热沉间性能差异。

基于GA-PSO混合优化SVM的机载EHA故障诊断

针对机载电静液作动器(Electro-Hydrostatic Actuator,EHA)的典型故障,详细分析了故障原理并在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型。为了高效准确识别故障类型,提出一种用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)混合优化支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的故障诊断算法。GA鲁棒性好且全局搜索能力强但收敛速度慢,PSO对样本规模不敏感且具有记忆功能但易陷入局部最优,故融合两种算法寻找SVM的最优参数。另外,为了解决传统SVM多分类方法“一对多”和“一对一”易出现不可分的问题,建立一种偏二叉树结构的SVM多分类模型。对于采集的原始数据高度重合的情况,引入时域特征统计量进一步提升模型的分类性能。实验结果表明,提出的混合优化算法寻优速度更快、所寻参数更佳,同时用该算法优化的SVM分类模型相比于其他5类常用的机器学习模型分类效果更好,故障识别正确率可达97.7%。

航空装备缓冲气囊设计与缓冲特性研究

航空装备缓冲气囊以重量小、成本低等优势成为航空装备缓冲系统的研究热点。为快速解决航空装备缓冲气囊的设计问题,本文运用数值仿真软件,以航空装备缓冲气囊为研究对象,依据运动学、工程热力学及柔性薄壳力学等理论建立了环形缓冲气囊的数值仿真模型,利用最速下降法对模型进行优化设计;将优化参数的仿真结果与试验结果进行对比,验证模型建立的正确性,并分析不同参数(开口面积、开口压力和气囊高度)对缓冲气囊缓冲特性的影响。结果表明,当其他参数一定时,随着开口面积增加,缓冲过载减小,着地速度增加;随着开口压力增加,缓冲过载增加,着地速度减小;随着气囊高度增加,缓冲过载减小,着地速度变化不大。本文仿真方法可以迅速确定缓冲气囊的关键设计参数(如开口面积、排气压力、缓冲高度等)与外形,可以提升缓冲气囊的设计效率,为研究气囊缓冲特性提供了理论依据。

板翅式换热器传递函数动态模型及参数确定方法

飞机综合环控/热管理系统迫切需要建立快捷高效的换热器动态仿真模型,以满足先进控制系统设计需求。基于此,针对板翅式换热器动态模型,提出一种包含2个延迟环节和4个一阶惯性环节的传递函数矩阵形式,并从换热器机理模型出发,利用拉普拉斯变换推导模型中4个时间常数的计算公式,提出基于换热器效率的传热热阻计算关系式的辨识方法,解决了主要模型参数设置难题。以板翅式换热器为研究对象,在Simulink仿真平台搭建其传递函数动态模型,并与AMESim仿真平台搭建的机理模型进行对比分析,结果显示:2种模型所得空气和冷却水出口温度分别随入口温度和质量流量阶跃变化的动态响应曲线吻合很好,其中,4种工况空气和冷却水出口温度最大稳态偏差分别为0.034℃和0.029℃,当冷却水入口质量流量阶跃变化时,空气出口温度动态响应相对偏差最大,为9.27%,当空气入口质量流量阶跃变化时,冷却水出口温度动态响应相对偏差最大,为7.03%。

相变储能拓扑翅片的性能研究

为强化翅片管式储能系统的传热速率和相变材料域的温度均匀性,基于带惩罚的固体各向同性材料方法,以两种分形结构和对应翅片体积分数为参数,采用月桂酸为相变材料,进行了拓扑优化设计,并对比研究了拓扑优化的强化导热效果和温度均匀性。研究表明:壁面温度20℃时,拓扑优化有更好的导热效果,比分形优化分别减少21.18%和12.68%的总凝固时间,相变材料温度最高降低了7.33℃和4.30℃,平均降低了0.98℃和3.85℃;拓扑优化也具备更好的温度均匀性,相变材料平均方差分别为对应分形的33.38%和72.13%;壁温偏离拓扑的设计参数时,其热性能也基本未发生改变。以上结果传导为翅片设计提供了一定参考。

飞机管路系统单向活门优化改进措施

飞机管路系统单向活门出现锈蚀、外漏、内漏问题,会影响整体单向活门所在的管路系统的功能和性能,进而影响飞机安全。对近年来液压系统某单向活门锈蚀、外漏、内漏的问题进行分析,发现锈蚀与材料及热表处理有关,内漏与单向活门产品结构有关,外漏与密封结构形式有关。对改进后的单向活门进行气密性试验、振动试验、寿命试验、流阻试验、强度试验、压力脉冲试验以及其他环境试验验证,确保改进措施有效,提升了单向活门的可靠性。

某型飞机座舱温度调节系统故障分析及预防维护措施

某型飞机座舱温度调节系统是环控系统的子系统之一,对改善飞行员的工作环境起着重要作用。介绍温度调节系统的工作原理,分析典型故障的成因、排除方法和预防措施,并提出系统的维护注意事项。

民机客舱空调送风方式对CO_(2)传播及通风性能影响的数值模拟

利用计算流体力学方法构建A320经济舱7排座数值模型,并对CFD模型进行验证。对顶部送风、混合送风以及置换送风三种空调送风模式进行数值模拟,以CO_(2)作为污染物对比分析飞机客舱通风性能及排污效率。研究发现:顶部送风会使中间乘客吹风感较强,乘客垂直温差约为3K;混合送风的速度场和温度场分布均匀,热舒适性良好;置换送风模式下,乘客周围速度小于0.3m/s,存在温度分层现象,气流运动受到人体热羽流的影响显著。从排污效果看,置换送风会使乘客周围的CO_(2)积聚时间较长,呼吸区平均浓度高出约35%;顶部送风和混合送风的排污效率大小相近。相较于传统空调送风模式,置换送风的排污效率提升了约42.8%,适用于飞机通风结构的优化。

商用客机驾驶舱通风系统的送风方式研究

为了探究通风系统送风方式如何影响客机驾驶舱的空气质量,采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,针对波音737客机驾驶舱建立数值计算模型。研究重点对比不同送风模式下驾驶舱内的流场结构特点、乘员呼吸区的空气流速,并结合乘员呼吸区的污染物清除效率和空气龄进行空气质量的定量评估。结果表明:风挡进气口可能减缓呼吸区的空气流速,而个人通风口则可以显著提升乘员呼吸区的空气质量;周期信号送风技术可以有效提高空气净化效果,与恒值信号相比,污染物清除率提升7.5%,平均空气龄降低7.39%。

浅析干涉量对随机振动载荷作用下航空液压管路疲劳寿命的影响

本文针对航空液压管路在随机振动载荷作用下导致疲劳损伤的主要破坏形式,通过对典型航空扩口管接头的结构分析,结合干涉配合理论,设计了一种新型的航空管接头强化连接结构,为调节航空液压管路共振和提高航空液压管路的疲劳寿命提出了一个新的思路,并在实际应用中验证了新型结构的有效性。

某机载液冷综合机架的结构设计

针对某机载电子设备的小型化、轻量化和高热耗的特点,从内部模块的布局、结构功能一体化、电气及水路互联的盲配设计、散热结构及流道设计、电磁兼容设计等方面介绍了液冷综合机架的结构设计过程。对综合机架实体模型进行了力学仿真和热仿真分析,并对实物样机进行了试验验证。结果表明,液冷机架的设计满足使用要求,对以后的工程应用具有较大的借鉴意义。