基于DEM的直升机沙盲加速计算方法

直升机沙盲数值模拟是研究沙盲演化特性的重要手段,而沙盲由众多动力学特性复杂的沙粒构成,这导致沙盲数值模拟复杂且计算量庞大。基于离散单元法(DEM)和沙粒动力学方程,将沙粒映射至背景网格实现加速计算,并将背景网格分裂为多子区再次加速计算,构建背景网格映射-分裂加速计算模型,且耦合沙粒接触碰撞模型、沙粒-流场耦合模型、旋翼/地面气动干扰模型,提出基于DEM的直升机沙盲加速计算方法。通过与美国陆军EH-60L着陆-起飞沙盲测试结果对比表明:所提方法能准确捕捉着陆-起飞状态的直升机沙盲,且相比于沙盲直接模拟方法,所提方法计算量显著减小。直接模拟方法的计算量随沙粒数量抛物线增加,而所提方法计算量随沙粒数量线性增加。当沙粒数量大于1×10^(7)时,相比于仅背景网格映射模型加速方法,所提方法计算量减小70.29%。

某型直升机蒙皮弹孔损伤胶接抢修工艺研究

战时飞机蒙皮受到子弹攻击会产生损伤,影响直升机的正常飞行,采用传统工艺修复所需时间较长。针对这一问题,对一种基于胶接剂和纤维预浸料的蒙皮快速抢修的新工艺方法进行了研究。首先,对此工艺的修补方案及流程进行了介绍;其次,在上述研究的基础上,采用仿真与试验结合的方法研究了修补方式和打磨方式对修补后蒙皮强度的影响;最后,采用试验对上述研究结果进行验证,得出采用此工艺方法修复后的蒙皮,其强度可达到蒙皮母板强度的98%以上,其修复时间缩短为传统复材修复工艺的2/3,其修复重量为传统工艺的1/3。

反击式破碎机冲击时间的仿真研究

运用瞬态动力学软件MSC.Dytran对反击式破碎机中板锤冲击碰撞岩石的过程进行有限元仿真,研究板锤磨损前后不同形状和粒度岩石的冲击时间,对反击式破碎机的设计优化具有一定的理论指导意义。

反击式破碎机冲击时间的仿真研究(续)

运用瞬态动力学软件MSC.Dytran对反击式破碎机中板锤冲击碰撞岩石的过程进行有限元仿真,研究板锤磨损前后不同形状和粒度岩石的冲击时间,对反击式破碎机的设计优化具有一定的理论指导意义。

米系列直升机旋翼系留弹簧机构设计

针对米系列直升机露天停放过程中旋翼系留因随风摆动磨损而脱落的问题,改进了旋翼系留自锁机构。在系留锁头加装弹簧机构,设计了弹簧的簧丝直径和自由长度,很好地解决了米系列直升机露天停放的安全问题。

HP-3系列燃油调节器油封的研制

介绍HP-3系列燃油调节器油封台的构成与工作原理,及其在设计中技术难点的解决。

铝合金框架结构的弹体穿击损伤特性

针对直升机机身框架易受子弹弹击导致损伤问题,有必要开展机身铝合金框架结构的子弹穿击损伤特性研究。基于ABAQUS软件平台,采用修正后的Johnson-Cook模型,建立机身铝合金框架弹伤冲击的显示动力学模型,研究子弹弹头倾角和子弹材料等参数对铝合金框架的损伤特性影响。结果表明:弹头倾角影响子弹穿透能力,但该影响存在临界值,到达临界值前,子弹穿透能力随着倾角的减小而增大;到达临界值后,继续减小倾角不再增大穿透能力;同时随着倾角的减小,框架的损伤面积先增大后减小,倾角为45°时损伤面积最大。子弹材料影响子弹的强度和刚度,影响子弹的穿透能力和破坏能力,计算结果表明铜质子弹的穿透能力大于钢质子弹,钢质子弹破坏能力大于铜质子弹。

旋翼地面效应的气动建模与特性

地面对旋翼气动特性影响明显,且导致旋翼流场更加复杂。为分析地面效应下的旋翼桨尖涡和流场变化特性,基于涡面和无滑移边界条件,求解第2类Fredholm方程获得地面涡面矢量分布,且将涡面矢量按涡扩散方程扩散到流体中,建立考虑黏性效应的地面气动模型,并耦合非定常面元/黏性涡粒子混合法以体现旋翼桨叶气动特性和旋翼尾迹的非定常效应,构建旋翼地面效应气动分析方法。通过计算Lynx尾桨地面效应下的性能和桨尖涡轨迹,并计算Maryland大学模型旋翼和NASA缩比旋翼地面效应下的垂向、径向速度分布,且与试验和CFD计算结果对比,验证了本文方法能较好捕捉地面效应下的旋翼尾迹变化特性和复杂速度场特性,且结果表明本文方法能较好模拟地面效应下旋翼桨尖涡的收缩、扩散、井喷、地面射流等物理现象。

基于黏性涡粒子/沙粒DEM的直升机沙盲建模

直升机"沙盲(Brownout)"现象阻挡飞行员视线,导致直升机垂直起降、贴地飞行困难,甚至引发飞行事故。为研究直升机的"沙盲"特性,建立基于离散动力学的沙粒DEM(Discrete Element Method)模型和沙粒-流场耦合模型,嵌入旋翼黏性涡粒子和黏性地面气动模型,体现旋翼流场作用下沙粒移动、碰撞等特性,构建直升机"沙盲"现象计算方法。通过与美国陆军Yuma试验场EH-60L"沙盲"飞行试验结果对比,表明本文"沙盲"计算方法得到的"沙云"形状、扬起位置、高度、变化过程与飞行试验测量结果基本一致,且相比于基于沙粒夹带模型、沙粒起跳模型、速度罚值沙粒通量模型的拉格朗日沙粒跟踪方法,本文方法得到的"沙云"轮廓精度更高,与飞行测量结果更吻合。随后研究悬停和前飞状态"沙盲"形成特性,结果表明旋翼桨尖涡与地面干扰形成地面射流,推动沙粒移动堆积,诱发沙粒碰撞起跳,并在旋翼/地面干扰流场作用下扬起形成沙云,覆盖直升机前方视野,构成"沙盲"现象。