基于正交试验的登机门框结构刚度设计

大型飞机开口结构的设计是不可避免的,拥有曲率外形的机头大开口变形问题更加突出。本文以某大型飞机机头登机门框为研究对象,采用正交试验方法,得到了影响门框开口变形的主要因素和次要因素以及门框变形随各构件惯性矩变化的规律,为类似大开口结构的刚度设计提供了设计指导。

全三维模型驱动的复杂产品智能制造

为适应以现代飞机为代表的复杂产品对制造效率和质量提升的需求,综合生产数据和制造知识两类信息处理,提出了全三维模型驱动的智能制造模式。建立了全三维设计和制造模型的数字量定义、传递与控制模式,通过扩展承载内容提升模型的适用性,通过协同设计提升模型对工艺的适应性,从而用面向制造的全三维设计模型驱动制造的高效化;以工件模型的数字量传递提高制造效率,以考虑变形补偿的工艺模型控制制造的准确度,从而以面向工艺链的精确制造模型驱动制造的可控化;建立了制造知识的数字化表达、管理和集成应用模式,采用工艺领域知识的系统化建模对源头各异的制造知识进行集中分类存储,采用成熟度控制生产数据向知识的转化来实现企业知识的螺旋式上升以及工艺领域知识的表达和科学管理;以多层次的推理提高模型设计的效率和准确度,以XML的几何数据交换将智能设计工具与已有计算机辅助系统相集成,实现复杂外形零件数字量的快速、精确定义。结合飞机框肋零件的制造,说明了全三维模型驱动的智能制造过程。实例零件制造结果表明,该技术可一步达到成形精度要求、显著缩短制造周期,并可用于指导飞机各类零部件智能化制造系统的构建,促使制造活动由经验依赖的试错模式向智能化的高效高质量模式转变。

无人机大面阵CCD相机遥感系统

针对无人机遥感有效载荷的特点,利用系统集成的方法,设计了一套实用的无人机大面阵CCD相机遥感系统。介绍了系统的相机机身,光学镜头,面阵CCD后背,控制计算机以及这些组件的匹配关系。最后介绍了面阵相机的减振系统。所研制的系统在Y-12遥感飞机上进行了搭载飞行试验,获得了符合要求的图像。

某四旋翼飞行器机架的模态分析

为了避免某四旋翼飞行器在执行任务过程中产生共振,对真实机架结构进行了建模,用有限元软件Workbench进行模态分析。通过提取机架的7~12阶固有模态,发现旋翼机的激振频率可有效避开其固有频率。结果表明,该方法可有效避免共振,增加飞行器任务执行的作业量及有效率,为该飞行器的设计、改进及其研究提出参考意见。

基于敏度阈值拓扑优化方法在飞机加强框设计中的应用

为了能够有效地降低飞机结构承力件的重量,针对飞机骨架,以加强框的概念设计为研究内容,通过对‘敏度阈值”概念的分析,指出其不足,提出了“改进的敏度阈值”概念,并与“约束补偿”策略结合而形成新的拓扑优化算法,用于加强框的材料布局设计.多个算例中的拓扑优化结果均显示其结构型式十分新颖,值得深入地探讨.

飞行器框架模型结构振动形态感知与重构方法

基于光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)曲率检测技术探索智能结构振动状态主动监测,面向飞行器框架模型实现结构振动形态实时感知与三维重构的方法验证。阐述实验系统组成架构与FBG曲率检测单元阵列设计思想,以及实验框架模型结构振动形态三维重构方法的过程。在此基础上叙述FBG曲率检测单元阵列封装、结构形态重构算法的基本原理、实验环境与平台构建方案以及系统软件组成与开发技术。通过将模块化FBG检测单元阵列嵌入至实验模型结构中,结合结构变化形态感知与重构方法分析,进行了模型结构形态实时感知与三维重构方法的实验验证。实验结果表明了所研究的技术方法与实验验证系统的有效性,该方法为高性能飞行器关键结构振动形态的主动监测提供了探索思路。

基于拓扑优化技术的飞机普通框设计方法研究

为了能够合理地降低飞机结构重量系数,针对飞机结构件,以普通框为研究对象,通过对“敏度阈值”的改进,提出“敏度变阈值”概念,并与“约束补偿”策略结合而形成拓扑优化算法,用于普通框的材料布局设计。以一轻型飞机的后段某一普通框为例,拓扑优化结果表明:(1)等材料设计时,刚度提高百分之四十;(2)等刚度设计时,材料用量减少百分之三十。由此可以得出:(1)基于“敏度变阈值”的拓扑优化算法用于飞机普通框改进设计是可行的和有效的;(2)给出了一种具有可操作性的设计方法,用以实现框结构“等刚度”的设计思想;(3)所给出的方法易于飞机结构设计人员接受与掌握,并且具有工程实用价值。

改型设计中飞机普通框一种设计方法

为了能够合理地降低飞机结构重量系数 ,针对飞机改进设计 ,以普通框为研究目标 ,通过对“敏度阈值”的改进 ,提出“敏度变阈值”概念 ,并与“约束补偿”策略结合而形成拓扑优化算法 ,来用于普通框的轻量化设计。以某一轻型小飞机的后段一普通框为例 ,拓扑优化结果表明 :(1)等材料设计时 ,刚度提高 4 0 % ;(2 )等刚度设计时 ,材料用量减少 30 %。由此可以得出 :(1)基于“敏度变阈值”的拓扑优化算法用于飞机普通框改进设计 ,是可行和有效的 ;(2 )给出了一种具有可操作性的设计方法 ,用以实现框结构“等刚度”的设计思想 ;(3)所给出的方法易于飞机结构设计人员接受与掌握 ,并且方便地用于将来的框结构改进设计之中。

陆军机动伴随防空作战装备体系探讨

从世界陆军防空作战装备的军事需求出发,阐述了陆军机动伴随防空作战装备研制必要性。总结了空袭威胁的发展趋势与随之带来的防空反导任务、防空反导体系和武器系统的变化,提出了需要构建具备反应快、火力猛、可昼夜全天候作战和行进间作战、机动性好等技术特征的机动伴随防空作战装备体系的设想。分析了机动伴随防空作战装备战术使用特点,重点论述了以潜在用户作战需求为牵引,以任务为驱动、以C4I为依托、以武器平台为支撑的具有系统思想的武器装备体系架构方案,给出了三类国外典型的机动伴随武器系统产品系列,讨论了该类军贸装备应具备的能力。

含货舱门的大型民机机身段垂直坠撞仿真分析

建立了含货舱门的大型民机机身框段结构适坠性分析的全尺寸非线性有限元模型,模型中考虑了机身框、长桁、蒙皮、货舱及行李、客舱地板、客舱吊柜和座椅。利用该模型对机身框段进行了垂直坠撞仿真分析,坠撞速度为9.14 m/s,采用动力学软件MSC.Dytran进行求解,计算得到机身框段结构的变形和试验中各测量点处的加速度响应。计算结果与试验结果的吻合验证了所建模型的有效性。在该模型的基础上,对机身框段在不同滚转角垂直坠撞工况下的适坠性进行了分析。结果表明:在所计算的工况中,当飞机左滚12°和右滚8°坠撞时,机身结构破坏最严重,乘员承受的过载最大。货舱门结构增加了舱门侧的机身结构刚度,使机身结构左右变形不对称,含舱门侧的机身变形较小,含舱门侧的乘员承受过载较大。

飞机牵引车车架的改进设计与有限元分析

以飞机牵引车车架为研究对象,对其进行改进设计,对车架承受的外力及载荷进行分析计算,并利用三维建模技术建立了飞机牵引车车架三维模型,对其进行有限元静态强度分析,得出车架的应力分布和最小安全系数,分析计算结果表明,改进设计满足设计要求。

基于Frenet标架下三维元胞自动机的航母舰载机集群运动建模

航母舰载机运动包括二维甲板上的运动和三维空域内的运动.二维甲板面易受海面复杂扰动而发生运动,三维空域涉及区域又非常大,这使得实现航母舰载机集群运动建模成为一项具有挑战性的问题.目前国内外公开的研究工作很少有涉及舰载机集群运动的,可以借鉴的关于飞行器集群方面工作中又很少有涉及整个飞行空域内集群运动的模拟.针对上述问题,提出了一种基于Frenet活动标架下的三维元胞自动机模型来实现舰载机集群运动模拟,通过沿舰载机预定航线轨迹构建Frenet活动标架,基于该标架进行元胞剖分并采用三维元胞自动机模型建模求解整个空域内舰载机之间的运动,最终实现整个空域内舰载机集群运动的模拟.在PS机上基于各种虚拟数据集对舰载机的运动进行实验模拟,结果表明,文中方法可以较好地模拟舰载机在多种环境下的起降以及巡航行为,并且针对5 km的航线,可以实时计算模拟约8万架次舰载机的运动状态.

开放式飞机总体设计环境的原型研究

为综合集成飞机总体设计过程中所使用的各种设计分析工具以更大程度地发掘软件资源的技术价值、提高设计质量和设计效率,提出了采用开放式系统进行资源整合的方法。分析了飞机总体设计中软件应用所存在的问题及典型集成系统发展现状,定义了飞机总体设计中的模块、组件、子系统等功能实体单元及开放式系统架构的概念,并以此为基础设计了包含资源层、中间层、应用层和协同层4个层次的系统软件架构以及构建于网络之上的系统硬件架构体系。规划了系统集成与数据传输逻辑,提出了采用智能体进行飞机总体设计分析工具集成的途径,完成了包括组件自定义开发、方案设计和任务管理在内的各子系统构建逻辑并实现其正常运转。最后给出了基于系统开放式架构所形成的战斗飞机总体设计环境以说明系统集成的可行性及应用前景。

基于虚拟样机的飞机总体设计环境的体系研究

提出了综合集成飞机总体设计过程中所使用的不同学科专业的各种设计分析工具、创建基于分布式技术的网络化飞机总体设计工作环境、利用虚拟样机进行飞机总体设计的概念。定义了应用于飞机总体设计过程中的虚拟样机的概念,并分析了它与数字样机、CIMS等概念之间的区别和联系。以此为基础确立了飞机总体虚拟样机设计环境的分布式系统体系,设计了系统的逻辑结构和框架,规划了设计环境中的工作流与数据流,完成了各种相关技术在系统开发中所处层次地位的分解,提出了利用智能体/代理进行飞机设计工具集成的途径,分析了基于虚拟样机的飞机总体设计模式。最终构建了设计环境的原型系统,实现其正常运转。

飞机复合材料C型框研究

复合材料具有密度低,比强度和比刚度高,以及裂纹扩展速率较低等特点,先进复合材料已经成为飞机的主要结构材料,在新型民用飞机中已经大量使用。对典型的复合材料C型框结构进行弯曲试验,比较了两种不同削层方案的碳纤维增强复合材料C型框结构的抗弯曲性能。试验证明了递减削层方案的抗弯曲性能要优于递增削层方案,为复合材料在飞机上的应用积累数据和经验,为飞机复合材料结构设计提供参考。

基于序列二次规划算法的定位器坐标快速标定方法

针对飞机数字化装配系统中可移动数控定位器坐标标架的标定问题,提出一种基于序列二次规划(SQP)优化算法的快速标定方法.在定位器上预设标记点,以设备处于零点位置时标记点在设备坐标系下的位置为理论位置,标记设备坐标标架.采用奇异值分解法求解标记点实测与理论坐标偏差的最小二乘模型,进行零位标定.针对定位器移位复位操作所致标记点偏移的情况,利用SQP优化算法计算定位器坐标标架.对零位标定及快速标定实例结果进行对比分析,结果表明,快速标定可减少激光跟踪仪的测量次数,有效避免转站误差,在提高标定效率的同时确保定位器定位精度高达0.05mm,满足了大型飞机数字化装配中定位系统的高精度要求.

小型空间飞行器集成化遥测系统设计与实现

传统遥测系统存在组成设备多、重量重、安装空间大、接口和电缆网复杂等不足,无法满足小型空间飞行器对重量、尺寸、飞行时序的灵活设计、遥测数据的事后处理等新的需求。针对该问题,提出了一种小型空间飞行器集成化遥测系统设计方法。该方法采用综合电子集成技术、循环下传设计、混合编帧和事后数据拼接处理方法,设计并实现了一种小型集成化遥测系统。地面及飞行试验表明,该系统降低了重量、尺寸和功耗,极大地降低了数据丢帧率,提高了无线传输系统的可靠性。该技术对于体积和重量要求苛刻的小型空间飞行器,具有良好的应用前景和推广价值。

飞机战伤抢修性评价框架研究

面对具有高度不确定性因素的飞机战伤抢修性评价问题,借鉴现有评价框架的优点,尽量克服其局限性,并从多种评价方法角度对飞机抢修性评价问题进行综合考虑,提出了一套较为合理、全面、稳妥的飞机战伤抢修性评价框架,满足了不同决策的需求,提高了抢修性评价结果的可信度。

电动飞机电池舱支撑框结构轻量化设计

对电动飞机进行轻量化设计,能够增加电动飞机的有效载荷或延长续航时间。以电动飞机的电池舱支撑框结构为研究对象,基于拓扑优化、模态分析以及复合材料层合板铺层优化技术,利用HyperWorks软件分别对电动飞机的电池舱支撑框结构进行单一材料的结构拓扑优化、模态分析、基于模态分析的拓扑优化以及复合材料层合板的铺层优化,并对各优化后的模型进行了静力分析,并验证了优化后结构的有效性。从而实现了对电池舱支撑框的轻量化设计。

极区机载SINS/CNS组合导航算法研究

针对极区“两高两低三复杂”特殊地理环境下,单独使用惯性导航系统无法满足载机全球长航时自主飞行导航精度要求的问题,提出基于格网框架的极区捷联惯性导航系统(SINS)/天文导航系统(CNS)组合导航方案,并对SINS/CNS组合导航系统在中低纬度与极区环境下的飞行进行仿真分析。仿真结果表明:中低纬度地区SINS/CNS组合方案同极区SINS/CNS组合方案导航精度基本一致;而且SINS/CNS组合导航在精度和性能等方面明显优于单独子系统,组合导航系统不仅有效抑制了陀螺漂移引起的误差,并且及时修正了系统输出的各项导航参数。