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。

MBSE方法在飞机功能设计中的应用与探索

随着民用飞机数字化技术水平的提升,民机机载电子系统的设计与系统间的交互越来越复杂,因此保证飞机顶层功能完整的分解至系统是现代民机设计的难点之一。传统基于文件的民机功能设计方法难以准确捕捉功能的复杂逻辑和交联关系,容易在功能设计与传递中产生设计错误。提出了一种基于模型的飞机功能设计方法,可在设计初期较准确地实现飞机功能设计表达和分解传递,提升飞机顶层功能设计质量,降低后期返工的风险。

含高能转子的设备适航符合性方法

含高能转子的设备在工作的时候具有充足的动能,当该类设备发生故障后,会对设备周边的线束、结构以及系统等造成巨大的破坏,在2021年2月20日美国联合航空发生UA328航空事件中,由于风扇叶片断裂引起了发动机严的重损坏和起火,造成了严重的航空事故,如图1所示。民用直升机上还安装有许多其他类似的含高能转子的设备,主要有空气循环机、再循环风扇、电子设备冷却风扇、滑油冷却风扇、起动发电机、应急发电机等。

铆接油箱的水锤毁伤效应

为了研究高速侵彻体撞击飞机油箱等充液容器所产生的水锤效应对容器结构产生的灾难性破坏,以铆接油箱为对象,通过开展弹道射击实验,结合数字图像相关测试技术,获取了铆接油箱在射弹冲击作用下的箱体变形、破孔直径等数据;并建立流-固耦合有限元模型,分析射弹入射速度与射弹动能损失、箱体变形、流体动压、铆钉失效之间的关系。结果表明:有限元模拟结果与实验结果基本吻合,数值模型可用于描述油箱在水锤作用下的动力学行为;射弹动能损失、箱体变形量、液体压力峰值与射弹入射速度呈正比例关系;当射弹入射速度达到1400 m/s之后,油箱后壁板开始出现裂纹,并呈花瓣式破孔损伤;当射弹入射速度达到1600 m/s时,铆钉开始发生断裂。

基于增材制造技术的飞机零部件结构优化研究

介绍了增材制造技术的工艺特点,以增材制造为支撑探讨了飞机零部件结构优化的应用和前景。研究表明,增材制造技术可以突破传统加工方法,使飞机零部件结构深度优化成为现实。

VR在航空器应急撤离的应用展望及适航审定研究

适航规章对民用航空器提出了应具备应急撤离的能力,明确了应急撤离演示试验的要求。针对民用航空器应急撤离的验证,当前普遍采用地面演示试验的符合性方法,传统的地面演示试验存在着试验开展安全保障难度大、成本高、对设备场地依赖强等局限性。而随着VR技术的出现与成熟,为航空器应急撤离验证提供了一种全新的方法。根据航空器应急撤离对应的适航条款,梳理了应急撤离演示试验的要求,分析了VR技术应用于航空器应急撤离验证的可行性和优点,研究了民用航空器应急撤离演示试验、航空器数字建模以及VR的技术特点等方面,提出了VR应用于航空器应急撤离验证时适航审定的主要审查内容、重点关注要素和技术审查要点,为建立VR应用于航空器应急撤离的适航审定方法提供参考。

面向飞机设计的企业级高性能计算平台升级建设方法研究

本文从企业自身飞机研发设计的需求出发,分析了飞机研发过程中科学计算和仿真设计对高性能计算的需求,围绕一个核心,两种能力,五个原则的建设目标,构建了一套面向飞机研发企业的企业级高性能计算平台整体架构,研究了高性能计算平台扩充升级建设中应该关注的重点和难点,形成了面向设计制造类企业构建或扩充升级内部高性能计算平台的一种方法并实际应用。

机载系统采用COTS操作系统的适航符合性实现方法

本文从民用机载系统集成方角度,提出了一种商用货架产品操作系统型号项目应用中的适航符合性方法:作为具体型号项目的产品组成部分,建议集成方采用商用货架产品操作系统评估、筛选以及设计迭代的方式,确保商用货架产品操作系统满足预期功能和型号审定的需要。该方法意图为民用机载系统集成方开展产品研制、为局方确定相关适航符合性提供参考和借鉴;也可作为商用货架产品操作系统供应商开发适合航电应用新产品的研发考虑。

基于S5000F的飞机使用阶段技术状态数据管理实施研究

目前,国内飞机使用阶段技术状态数据管理标准尚未形成,在飞机使用期间,由于技术状态数据由多个相关方管理,未能实现统筹规划,数据难以关联和追溯,影响保障工作的效率和准确性。通过对S5000F《运行数据反馈国际规范》中技术状态管理数据反馈数据规范的研究,针对飞机交付后的实际活动,提出飞机使用阶段的技术状态数据管理框架,并结合飞机故障分析场景,基于UML(统一建模语言)方法进行数据结构化设计,采用技术状态树和数据链接跟踪的方法,建立技术状态数据动态可追溯管理工具,提高故障分析决策能力。实际应用表明:本文提出的技术状态数据管理框架可行有效,可为飞机全寿命保障提供支持。

航向大过载作用下机身油箱晃动分析及防晃结构优化

超音速无人机搭载的机身整体油箱具有细长的特点,同时该飞机起飞时采用火箭助推来获得足够的起飞速度。在起飞过程中飞机处于航向大过载中,油箱内燃油会发生剧烈的晃动,从而导致严重的安全隐患。因此,该研究开展细长型无人机机身油箱在航向大过载作用下的燃油晃动流固耦合分析,并在此之上研究油箱内隔板上开孔布置对燃油晃动的影响。研究发现,超音速无人机油箱内燃油在航向大过载作用下会向油箱后部发生堆积,随着堆积的燃油接触油箱顶部,燃油会发生翻转冲击向油箱前一个挡板,产生冲击压力;在保持开孔率不变的情况下,减小开孔尺寸能够降低冲击产生的压力;减小隔板的开孔率可以有效降低航向大过载过程中燃油晃动产生的压力和质心位移,但是会增加飞机的整体质量。

民用直升机结构验证适航要求及符合性方法

直升机的结构强度对直升机飞行安全起着决定性的作用,世界各主要适航当局对直升机的结构强度都有明确的规定。CCAR 29.307结构验证作为直升机结构强度的最重要的条款之一,规定了结构每一临界受载情况均满足29.305条要求的强度和变形要求,而且要考虑结构使用环境的影响。如果使用分析方法表明对强度和变形要求的符合性,则该方法必须是经过试验验证的。本文对运输类旋翼航空器CCAR 29.307结构验证条款的历史沿革、解读、符合性方法及审查要点进行了详细论述。

飞机生存力评估与综合权衡方法研究

分析了飞机生存力的影响因素,基于每个因素对生存力的影响重要程度提出了评估飞机生存力的权重系数法和综合评估法;并考虑到飞机生存力的提高必须以费用作为代价,提出了一种飞机生存力/寿命周期费用综合权衡方法。飞机生存力评估方法和飞机生存力/寿命周期费用综合权衡方法的提出,将对飞机生存力提高和生存力设计产生积极的影响。

基于ABMS的无人机编队协同制空任务效能评估

无人机是海空作战的重要力量,制空作战是未来无人机的重要任务之一。为研究无人机编队协同制空作战的制胜机理,评估无人机编队协同制空作战效能:首先,对无人机编队协同制空任务进行分析,明确典型作战过程;然后,采用基于Agent的建模与仿真(Agent-based modeling and simulation,ABMS)方法,构建攻击型无人机、预警型无人机和空空导弹的Agent模型,开展多无人机协同制空作战仿真和效能分析。结果表明,无人机探测距离、编队内攻击型无人机的数量,以及编队内有无预警型无人机,这些都将对作战效能产生重要影响,该结论可为无人机协同作战运用提供参考。

三维机翼翼盒的结构拓扑优化设计

为有效降低机翼的重量,合理布置材料,提高材料的利用效率,以机翼翼盒结构的概念设计为研究对象,借助ANSYS有限元分析软件,以结构的最小柔度为目标函数,以体积约束为约束函数,对单载荷工况下三维机翼翼盒进行结构拓扑优化设计,找出其主传力路径,并通过与二维机翼优化结果比较证明了方法的可行性。拓扑优化结果显示其结构型式新颖,翼梁和翼肋的数目、位置和形状在结果中都有一定程度的体现,具有一定参考价值,是一种具有良好操作性的、有别于经验设计的机翼结构概念设计新方法。

考虑作战能力的飞机生存力权衡设计

针对飞机生存力设计是一个效益与代价的综合权衡过程,提出了一种包含飞机敏感性、易损性和作战能力的生存力权衡设计模型。推导了考虑飞机作战能力的生存力计算公式,基于雷达发现概率、导弹击中概率、破片杀伤概率以及飞机作战能力的计算模型,建立了以飞机生存力最大为目标,以重量代价为约束条件,以飞机雷达散射面积、装甲质量以及挂载武器质量为优化变量的飞机生存力权衡设计模型,并应用粒子群优化算法对模型进行求解。算例分析表明,所建立的模型符合实际、易于实现,可以为飞机生存力的权衡设计提供参考。

起落架着陆动态仿真分析模型及参数优化设计

以支柱式起落架飞机为原型 ,建立了一个适用于 ADAMS软件的起落架着陆动态性能分析模型 ,并进行了仿真分析和参数优化设计。仿真分析结果与试验结果比较有着较好的一致性 ,参数优化设计有着很好的参考价值。研究结果表明 ,基于 ADAMS软件进行飞机起落架仿真分析是切实可行的 ,从而为在 ADAMS软件基础上进一步开发飞机起落架数值样机作出了有意义的尝试。此外 ,与编写 FORTRAN源程序比较 ,利用 ADAMS软件可节省大量的人力与时间 ,精度可靠 ,便于优化分析与改进设计 。

基于2003年标准数据的中国飞行员人体模型

首先介绍了CATIA软件中的人体模型及其功能;然后对软件中的加拿大、法国、韩国、日本人体数据进行了分析;在此基础上就软件中建立新人体模型需要的人体数据与 2003年测量得到的中国飞行员的人体数据做了比较;最后对中国飞行员人体数据进行了选择和补充,同时在CATIA平台上建立了中国飞行员人体模型。该模型可以满足主机厂所在初步总体阶段的工效分析、评价工作。

基于关联规则的MBD数据集定义研究与实现

针对产品全三维数字化研制需求,提出了一种基于关联规则的基于模型定义(MBD)数据集定义方法.首先,对产品研制过程中所有设计、制造和检验的标准进行细化分解,并对所有这些标准的工作方法、指令、要求即工程注释项进行统一编码,并由计算机管理和发布;其次,对MBD数据集创建过程的历史记录进行关联规则挖掘,发现工程注释项间潜在的关联关系;最终,根据工程注释项间关联关系,实现MBD创建过程中相关工程注释项的推荐.该方法以数据挖掘中关联规则理论为基础,从MBD数据集构建历史数据中获取有用的知识和经验,通过相关工程注释项推荐,进而提高MBD数据集创建效率.

基于协商定权的飞机生存力评价体系研究

首次从敏感性、易损性和战伤抢修性三个方面构建飞机生存力的评价指标体系;应用协商定权方法赋予各评价指标权重和对飞机生存力进行评价。协商定权方法以最小损失为约束,将各方分歧协调一致,能克服指标定权和评价的偏主观性,具有一定的客观性。实例很好地证明了该方法的合理性和可行性。基于协商定权的飞机生存力评价体系的构建,将对飞机生存力评价与设计产生积极意义。

基于灰色关联投影法的飞机生存力设计方案评估

分析了飞机生存力设计方案的评价指标集并赋给每个指标不同的权重系数,提出了一种基于灰色关联投影法的飞机生存力设计方案评估方法。该方法采用灰色关联理论建立各生存力设计方案对评价指标集的加权灰色关联判断矩阵,然后利用矢量投影原理计算了各设计方案相对理想方案的灰色关联投影值,根据灰色关联投影值可以评价设计方案的优劣。