基于Patran二次开发的机身结构参数化建模

为缩短建立结构模型的周期,针对某大型运输机机身结构,应用PCL语言开发了一个参数化快速建模软件。其中,采用了一种二次曲线描述飞机机身理论外形的方法,该方法可以用极少的参数来描述飞机各种部件的理论外形。实例表明,运用该软件能快速自动地生成飞机机身结构模型,提高了建模效率。

某水陆两栖飞机机翼和翼梢小翼一体化设计

在前期翼梢小翼外形参数优化工作的基础上,进一步研究和探讨了多级响应面法在机翼和翼梢小翼一体化设计中的应用。采用多级响应面法,数值模拟求解k-湍流模型的N-S方程,同时结合统计学分析方法,提高了计算效率和准确性。以最大升阻比为目标函数,约束升力系数和翼根弯矩系数。共选取了14个外形参数,进行了126次数值模拟试验。优化得到的最大升阻比为21.619。在优化得到的外形参数条件下,直接进行数值模拟试验得到的最大升阻比为21.640,两者相对误差为0.093%。与仅优化翼梢小翼的结果相比,机翼和翼梢小翼一体化设计得到的最大升阻比提高了4.64%,总阻力减少了6.25%,整机的气动性能得到进一步的提升。同时,翼根弯矩系数减少了4.55%,改善了对结构强度的设计限制。

系留气球留空时间分析方法研究

系留气球的留空时间主要由日平均氦气泄露量决定;但由于氦气泄露量的影响因素众多,且探测手段有限,目前尚未发现能直接准确测得工作环境下球体实际氦气泄露量的有效方法。因此无法对留空时间进行准确评估。为了解决这一问题,提出了一种新的间接的系留气球留空时间分析方法。采用了全析因试验设计,通过计算各种工况下满足留空时间指标的日平均氦气泄露量上限,再采取各种措施使球体日平均氦气泄露量不超过该上限值,从而使该项指标符合战术技术要求,回避了直接求解氦气实际日平均泄露量的不确定性。研究发现,在特定的工作环境下,净静浮力的变化实际上是由日平均氦气泄露质量决定的;且当留空时间一定时,日平均氦气泄露质量只在某取值附近的小范围内波动,受环境因素的影响很小;只要能保证日平均氦气泄露质量≯6.314 54 kg/m3,则可以满足在任意的工作海拔高度、温度、风速、湿度和压差下某型系留气球都能达到21 d的留空时间指标要求。

临近空间飞艇新型超压加筋结构布局优化设计

结合临近空间环境特点,致力于发展低能耗、高效率的能源控制系统的目标,开展了临近空间飞艇新型超压加筋结构布局优化设计技术研究。本文以某型临近空间飞艇为例,提取其中能源控制系统某一功能部件,建立南瓜形加筋结构的近似模型,并利用多学科优化软件Isight集成Nastran对加筋结构进行布局优化设计;然后将优化结果制造加工出试验件,进行地面原理性超压试验,最终对其进行了爆破试验,试验结果表明加筋结构的极限承载能力与爆破试验值基本相符,误差仅为3.3%,完全满足工程精度要求,达到了预期目的。

飞机发动机短舱降载轻量化设计方法研究

为了进一步提升发动机短舱的传载效率,通过研究国内外飞机发动机短舱安装及载荷传递路径,同时借鉴、比对了成熟的国内外发动机短舱结构连接形式,以飞机的发动机短舱为研究对象,采用三维数字建模、有限元仿真等分析方法,建立了短舱传递和不传递发动机扭矩的两种结构形式,并对短舱参与传载比例进行了计算分析,最终通过试验验证了轻量化新结构形式的有效性,实现了基于柔性连接结构设计技术的发动机短舱降载轻量化目标,为进一步工业化、批产化提供技术支持。

基于ISIGHT的某型飞机发动机短舱防火结构设计

以某型发动机短舱为研究对象,依据CCAR-25-R4适航条款要求,对短舱结构进行了防火区域的界定,为考核短舱防火结构的受力状况,建立短舱后段防火结构有限元模型,完成了5种工况下的有限元分析;综合计算结果,选取其中最严重受力工况,结合发动机的安装和维护需求,开展短舱后段防火结构优化分析;最后以短舱中典型的钛合金防火平板、焊接板2种结构为例,开展了结构防火试验。试验结果表明,防火结构有良好的防火性,满足飞机设计要求。通过以上的结构优化、材料性能试验等流程,最终形成了一套短舱防火结构设计方法,降低了结构重量,加快了设计流程。

半硬式临近空间飞艇结构设计技术研究

结合某型号工程实例,简述了半硬式临近空间飞艇中各种承载部件的结构布局形式,以及结构之间的连接形式;以纺锤形临近空间飞艇为例,利用经验公式对软式、半硬式艇体分系统的质量进行评估;应用MSC.PATRAN/NASTRAN有限元分析软件分别建立软式、半硬式两种形式的结构有限元模型,并进行强度求解。结果表明:在相同边界约束、工况条件下,与软式飞艇相比,半硬式飞艇不仅结构强度高,有着很高的结构承载效率,而且有利于结构重心的布置,更符合结构设计规范要求。