收放伞绳对十字型伞静态气动特性影响的数值模拟研究

为研究十字型降落伞作为主动控制装置时,其可控性与气动特性的规律,建立了不同伞绳收缩比δ为0、10.0%、12.5%、15.0%、20.0%、25.0%时十字型伞无限质量充气的有限元模型,基于任意拉格朗日-欧拉方法进行数值模拟,分析了十字型降落伞收缩伞绳,引起伞面几何构型不对称对气动特性的影响.结果表明:不同攻角为0°、5°、10°时,十字型降落伞的平均阻力系数随伞绳收缩比δ的增大而减小;十字型伞的瞬时升力峰值随着伞绳收缩比δ的增加而增大,方向始终由伞绳收缩一侧指向另一侧,具有较强的时变特性.

一种民航应急化学氧气发生器轻量化设计

本文针对民航飞机应急救生使用的化学氧气发生器,提出4条轻量化减重措施。对支持国产民机机载设备制造,提升民航飞机零部件国产化率起到促进作用。如付诸现实将产生单一型号产品未来20年总产值预计为9100万元,年均产值约455万元的经济效益。

基于无功功率控制的光伏逆变器电压调节策略研究

为解决光伏配电系统运行中的电压不平衡问题,提出了一种基于无功功率控制的光伏逆变器电压调节方法。首先,使用光伏逆变器吸收或注入无功功率,将无功功率作为电压函数控制电压幅值,解决电压不平衡问题。然后,将电压不平衡度保持在限定值以下,即将电压变化幅度保持在标准范围内。最后,通过IEEE 37节点系统配合使用真实光伏发电和负载需求数据进行仿真测试,验证了所提方法的实际性能。实验结果表明,所提方法能够有效地将节点处电压变化幅度控制在电压不平衡阈值内,并显著降低住宅光伏逆变器的运行压力,促进配电系统提升光伏发电能力。

复合材料表面超疏水-电热防除冰实验研究

针对无人机复合材料蒙皮表面结冰问题,设计了一种超疏水-电加热膜-复合材料一体化结构,结合超疏水制备技术与嵌入式电加热膜一体化成形工艺制备多层复合结构。其中,环氧树脂基的超疏水涂层具有优异的疏水性能,水滴延迟结冰时间增加18倍,提高防冰效果;加热膜与复合材料的一体化结构,增强热传导方向,提高电热转化效率,从而提升除冰效果。通过自主搭建试验台,对超疏水-电加热膜-复合材料一体化构型进行防除冰实验。实验结果表明,超疏水-电加热膜-复合材料一体化方法在达到防除冰效果的同时,除冰节能35%左右,具有高效防除冰和降低能耗的可行性。

飞机气动除冰系统试验研究

气动除冰技术具有能耗低、可靠性高的优点,广泛应用于小型商用飞机以及通用航空飞机。研究不同参数对气动除冰效果的影响,是飞机气动除冰系统设计和优化的基础。本文通过对气囊膨胀高度的研究,发现充气时间3 s、充气气压0.2 MPa是实现气囊最佳膨胀高度的条件。在此基础上,先后在地面冷环境以及结冰风洞中建立气动除冰系统试验平台,开展了不同参数对气动除冰效果的试验研究。试验结果表明,充气时间、充气气压、气囊宽度及结冰温度对除冰率均有一定程度的影响。并且,要想实现最好的气动除冰效果,靠近前缘驻点的气囊需达到一定宽度。此外,相较于霜冰,明冰的除冰效果更佳。

电加热防/除冰过程中溢流水再冻结数值模拟

当飞机飞行过程中遇到结冰工况时,为保证飞机的飞行安全以及气动性能,常使用热防护方法作为飞机防除冰的重要手段。本文通过使用共轭耦合方法建立了机翼内部多层导热与水膜流动的耦合计算模型,并针对电加热防除冰过程进行了一系列数值模拟计算。研究选取了可进行非稳态计算的Myers水膜模型,电加热组件导热模型则采用有限体积法隐式离散进行计算,水膜模型与导热模型通过交换边界值的共轭传热方法实现松耦合。研究发现在电加热防除冰过程中,由于积冰融化和水膜流动会产生溢流水再冻结现象。对电加热系统开启后期的积冰外形进行了流场计算与气动分析,发现机翼上下翼面溢流水冻结部位会对流场产生扰动。通过Q准则判断积冰后侧产生了涡结构,对比未发生结冰的干净翼型,机翼前缘位置溢流水冻结导致压力系数曲线发生较大震荡,因此溢流水再冻结问题影响了机翼的气动性能,未能使电加热防除冰系统达到理想的防护效果。

混合相结冰条件下多段翼的撞击黏附与积冰的数值模拟

随着飞机结冰问题研究的深入,混合相结冰问题已经成为研究热点。本文使用了阻力模型、黏附模型和结冰热力学模型来计算混合相结冰条件下的准三维多端翼的结冰情况。首先对多段翼进行了网格划分和空气流场计算。然后进行了数值模拟计算,分析了混合相结冰条件下冰晶的撞击、黏附和积冰特征。结果表明,在本研究的条件下,冰晶的黏附质量流量很高,会对飞行安全造成威胁,并且冰晶在溢流水区域也会发生黏附。此外,随着液态水含量(Liquid water content,LWC)与总水含量(Total water content,TWC)比值的升高,冰晶更容易黏附在表面并参与表面结冰。

自然灾害监测卫星协同任务规划研究

当前对地观测卫星具有快速、动态、准确等特点,是自然灾害高精度监测的必要手段。然而当前对地观测卫星数量众多,且卫星的主要任务和分辨率也存在较大差异,如何对卫星任务进行合理的调配是自然灾害应急监测的关键。文章在自然灾害监测需求分析的基础上,提出了一种基于时空约束和任务优先级的自然灾害卫星观测规划方法。通过建立卫星任务规划模型,结合贪婪算法和遗传算法分别进行优化,最后使用优化模型进行模拟仿真实验来验证模型的可靠性。结果表明,贪婪算法和遗传算法分别适合于中小区域和大型区域的自然灾害对地观测任务规划。

高滑翔伞伞绳叉联结构优化设计

为获得翼伞伞绳最优叉联结构设计方案,文章提出了1种高滑翔翼伞伞绳叉联结构的优化设计方法。首先,通过计算流体力学方法进行翼伞气动分析,确定最优气动性能时对应的伞绳安装角及翼伞伞衣气动载荷;然后,通过几何分析和受力分析,建立伞绳结点处的力系平衡方程及伞绳长度几何控制方程;最后,在满足伞绳结构安全的前提下,以伞绳总长度最小为优化目标,采用基于外罚函数和Davidon-Fletcher-Powell(DFP)算法原理的优化算法获得不同约束力条件对应的翼伞伞绳叉联点位置方案。优化结果表明:与优化前叉联方案相比,该方法伞绳长度可减小9.0%,阻力系数降低8.8%。此外,通过增加伞绳受力约束,可实现翼伞滑翔性能的进一步提高。

基于LBM的翼伞伞型曲面化气动特性研究

翼伞是应用于空降空投领域的一类重要气动减速装置,该文总体目标为采用格子玻尔兹曼方法研究不同翼伞曲面化伞型的气动仿真特性。在进行与试验数据的验证后,仿真分析不同伞型的气动曲线,得到其变化趋势和系数值差异。进行详细的流动特性分析对不同伞型的气动特性差异原因,还分析气室、小孔2种气流结构对气动特性的影响。采用传统有限元方法进行补充解释分析。结果充分证明格子玻尔兹曼方法进行翼伞气动仿真的可靠性。加入曲面化的伞型其升阻特性有明显提高,同时反映出气动特性的鲁棒性。气室结构对升阻特性提高有较大影响,而小孔结构影响程度较小。上述结论对翼伞试验和仿真研究具有重要的借鉴和指导意义。

国外具有综合防护功能的通气系统技术现状

雷电作为一种自然现象,时刻发生在自然界。雷电因携带巨大的能量,对于被雷电击中的物体(如房屋,树木等),具有强大的破坏力。飞机/直升机作为人造飞行器,在飞行过程中同样无法避免被雷电击中,雷电袭击直接影响飞机/直升机的飞行安全。在飞行历史中,因雷电袭击而造成的飞行事故屡见不鲜,轻则机载设备受损,重则机毁人亡。

一种低空高精度相对高度测量系统

本文提出一种低空高精度相对高度测量系统,采用激光测距机和无线电高度表作为高度测量感知设备,模拟空投着陆场景,获取相对高度数据,通过线性回归算法进行数据融合,提高在不同地面环境下测量的准确性,为主动减载技术启动时机提供关键控制参数。精确空投技术是指通过航空工具将人员、物资或装备安全、及时、有效、准确地投送至预定区域的技术手段,加速空降部队人员与装备物资的结合,迅速形成战斗力。精确空投系统在高空进行投放,依靠大面积的降落伞将空投系统减小着陆速度,同时配备缓冲减震装置减少空投系统的着陆冲击过载,确保空投物资安全着陆。

民用飞机火灾特定风险分析方法研究

民用飞机的防火设计是飞机的一个重点研究方向。火灾是经常发生的一类航空事故,无法建立相应的风险模型定量评估其发生后对相关区域系统和结构的危害。基于美国联邦航空局咨询通告给出的可燃液体的防火安全性分析指南,提出了一种简单易用的火灾特定风险分析方法。建立了火灾特定风险分析流程,介绍了防火区域划分原则和火灾特定风险分析思路,最后以某大型民用飞机机型为例,进一步说明火灾特定风险分析方法的应用,适用于民用飞机全机防火正向设计。

非封闭式热斗篷热防护特性

高超声速飞行器在飞行过程中产生大量气动热,高效的热防护技术对保证其正常工作具有重要意义.本文基于热超材料调控热流传播路径思想,针对高超声速飞行器头锥,采用坐标变换法设计非封闭式点变换热斗篷及简化近似的多层结构.COMSOL数值模拟研究表明,两种结构均有效实现导热和辐射热流的热绕流,使部分热量沿头锥表面传播,头锥前端温度显著降低,机体升温速率减缓.但其热防护性能的提升要求材料固相和辐射热导率低于原隔热材料.进一步设计了非封闭式域变换热斗篷,材料固相和辐射热导率均可高于原隔热材料.模拟结果表明,热绕流显著提升了域变换热斗篷的热防护能力,相比于纯隔热材料,头锥前端温度降低达100 K,机体降温达10 K,展现出重要的热防护应用潜力.

第六届全国结冰与防除冰学术会议征文通知

全国结冰与防除冰学术会议始办于2014年,每两年一届。会议旨在交流结冰与防除冰领域的基础科学、技术及应用研究,促进学术交流和人才培养,推动该领域的创新发展。

基于逐层生成的多轴机器人增材制造轨迹优化研究

为解决增材制造生产旋转薄壁零件时出现的阶梯效应和沉积问题,提升零件制造的质量与精度,提高增材制造效率,提出了一种基于逐层生成的多轴机器人增材制造轨迹优化策略。首先,基于六轴机器人的逆几何模型构建方向向量,并从中提取方向参数定义不同层的目标函数和约束函数,提出逐层轨迹优化策略;其次,考虑同轴沉积系统产生的轴冗余,运用轴冗余改善机器人的运动轨迹,并将轨迹优化应用于旋转薄壁零件的实际制造;最后,为验证所提方法的有效性,选取逐点和非优化轨迹策略,并选择空心半球体、拉瓦尔喷嘴和进气漏斗构型进行实验验证。实验结果表明,所提方法能够提供更平滑的关节运动轨迹,提升零件的制造质量与制造效率,且与非优化轨迹策略相比,所提方法具有更高的几何精度,可有效改进增材制造工艺。

飞机货舱可燃物在干扰源状态下火灾特征参数研究

目前民用飞机货舱主要采用传统光电式烟雾探测器来识别火灾烟雾,但由于飞机货舱中悬浮有其他干扰颗粒(灰尘、水蒸气等)会触发火灾探测器报警,传统光电式烟雾探测器存在误报率高的问题。采用基于双波长及索特平均粒径的光电式烟雾探测器采集飞机货舱典型燃烧物、干扰源的红外光散射功率、蓝光散射功率,以此作为火灾参数,通过对颗粒物红外光散射功率与蓝光散射功率进行分析,结合索特平均粒径分析,为研发复合型烟雾探测器优化火灾参数。结果表明:红外光和蓝光对火灾烟雾颗粒有较好地响应,结合索特平均粒径,可以有效区分火灾烟雾颗粒与非火灾烟雾颗粒,降低误报率,干扰源误报率不超过6.7%。

考虑通风效应的飞机货舱烟雾探测器布局

目前较多机型的飞机货舱都带有通风功能,探究通风效应对飞机货舱烟雾扩散的影响并确定通风工况下货舱内的烟雾探测器布局对飞行安全具有重要意义。采用计算流体力学方法建立DC-10飞机货舱火灾烟雾扩散数值模型,仿真分析火灾烟雾的流场特征;采用流场本征正交分解(POD)理论揭示通风对火灾烟雾流场的影响机理;采用仿真与实验相结合的方法研究通风工况下货舱内的烟雾探测器布局,并通过实验对比3种不同探测器布局的响应性能。结果表明:通风会抑制火灾烟雾的向上扩散,并延缓烟雾到达货舱顶棚的时间;随着通风量的增加,流场中小尺度无序流动模态所占能量的比例增加而烟雾贴近货舱顶棚进行贴壁运动的大尺度流动模态能量占比减小,导致烟雾到达顶棚的时间延长;在通风的飞机货舱内,最佳的探测器布局是将探测器安装在靠近货舱角落远离通风口的位置。

除冰气囊以及简化模型对气动特性影响研究

除冰气囊作为涡桨类飞机常用的除冰系统,评估其对全机气动特性的影响对飞行性能与安全有重要意义。基于某飞机上安装的气囊除冰系统,采用CFD方法模拟其工作时的全机气动特性,研究气囊简化模型对计算结果的影响。结果表明:随气囊膨胀高度增加,对全机气动特性影响显著,失速迎角提前约10°,最大升力系数损失近60%,最大升阻比降低约2.9;受膨胀气囊外形影响,机翼前缘呈展向流动特征,后缘流动分离区域长度与除冰气囊的安装长度相当;机翼前缘压力分布受膨胀气囊外形的影响出现震荡,从而影响整个翼面的压力分布;随简化气囊膨胀高度增加,失速迎角最大提前约1°,最大升力系数损失约21%,最大升阻比降低约2.2。

机翼结冰特性及复杂流场分析研究进展

飞机结冰理论和致灾机制对预防结冰事故和提高飞行性能至关重要。本文系统地总结了不同冰形条件及特殊机翼流场特性的研究进展,指出实际三维冰形具有复杂、多样的结构特征,与分离流和湍流结构的耦合作用机制有待进一步深入研究;过冷大液滴条件下的特殊机翼的气动性能分析是未来重要的研究方向;湍流场分析侧重识别结冰翼型流场不稳定性特征及多尺度结构相互作用机制。探索积冰—流场耦合机制,对提出多因素、多参数、多尺度结冰预测与计算模型具有参考价值。