关键紧固件缺失对复合材料翼根长桁连接结构影响

随着复合材料逐步应用于民机主承力结构,机翼-机身等重要连接结构的失效模式、传载规律研究愈发重要,然而对含损伤主承力连接结构的研究仍不充分。紧固件缺失作为一种潜在的关键失效形式,开展相关研究对进一步理解复合材料翼根连接结构力学特性、保证民机结构安全具有重要意义。以民机复合材料机翼翼根长桁连接结构为研究对象,设计并制备完好试验件、关键紧固件缺失试验件,通过试验、仿真相结合的方法研究了关键紧固件缺失对试验件整体刚度、应变分布、钉载分配的影响。结果表明:关键紧固件(位于第1排)缺失后,翼根结构的连接刚度未发生显著变化;第1排紧固件位置的应变片数值变化在5%以内,第2~4排靠近缺失紧固件位置的应变片数值显著提高,最大分别提高22.1%、13.4%、9.1%;第1~3排靠近缺失紧固件位置的钉载显著提高,最大分别提高约15%、18%、12%,其他位置紧固件钉载提高均在5%~10%之间。关键紧固件缺失对水平三叉接头、对接带板的载荷分配基本未产生影响。

小型通用飞机翼根气动性能及流动机理研究

小型通用飞机通常需要采用相对简单的增升系统及自身良好的气动性能以满足起飞和着陆阶段的安全和效益的匹配要求,这些与大迎角空气动力学特性有关。而控制翼身结合部的流动分离,对改善小型飞机的大迎角性能具有重要的工程应用价值。通过数值模拟的方法,对某一典型通用飞机外形的着陆构型的气动性能及翼根处的流动机理研究得出,翼根处产生的马蹄涡及边角涡以及根部前缘吸力峰增高是导致翼根气流分离的主要原因,由此可通过前缘整流、展向整流和中后段三方面进行相关的整流方案设计。

上单翼布局飞机翼根整流罩设计分析

根据翼身干扰形成的位移效应、升力效应、不对称效应、粘性效应等流动现象和原理,从流动机理上分析讨论了上单翼布局飞机整流罩的减阻原理;对上单翼布局飞机,提出一种整流罩设计形式,并对该整流罩各部分对气动性能的影响进行详细分析,采用RANS方程求解流场,以翼身组合体为基准,对整流罩的6个主要参数逐一变化,将每个参数的不同取值的计算结果各自对比,从流动原理上对数值模拟计算结果进行了分析,得出了上单翼布局飞机整流罩设计的几点思路。

民用飞机翼根整流罩结构密封优化设计研究

飞机飞行时,机身与机翼之间会产生复杂的相互干扰,给飞机气动特性带来不利影响。为避免此干扰对飞机主结构带来危害,现代飞机设计中普遍是通过增加翼身整流罩来解决问题。因此,翼身整流罩结构的细节设计就尤为重要,本文通过对现役机型翼根整流罩设计实例的分析研究,提出对此类结构细节设计中密封件优化设计的建议,使得翼身整流罩在达到翼根处整流的气动设计目标的同时避免结构受到破坏。

复合材料机翼翼根处连接研究

复合材料在民用飞机上使用比例越来越高,文中针对单通道民用飞机复合材料外翼翼根处连接设计做了详细的描述,因为翼根处是飞机的外翼、中央翼盒和中机身界面位置,是飞机设计中的重点也是难点。翼根处连接方案的确定是设计中关键的技术,怎样处理中央翼前/后梁和竖十字接头的连接、外翼前/后梁和竖十字接头的连接、中央翼上下壁板和外翼上下壁板连接、零件材料的选择、紧固件使用和翼根处密封设计要求等等,文中都做了详细介绍。

基于气囊加载的某型飞机复合材料平尾翼根整流罩试验与分析

复合材料具有良好的设计性、工艺性,其比强度高、比刚度大的优点对于结构减重效果明显,目前空客和波音最新机型复合材料占比均超过50%。某型飞机复合材料平尾整流罩采用复合材料泡沫夹层结构,该结构取代铝合金结构,在重量、防火性和抗破坏等方面优势明显。本文基于新颖的气囊加载方式,采用了封闭金属容器限制方法,对整流罩进行了加载试验。通过对比基于Hypermesh的有限元整流罩建模分析结果,验证了某型飞机复合材料平尾整流罩结构满足刚度设计要求,为复合材料泡沫夹层结构在飞机结构设计中广泛应用,提供了试验和理论依据。

某型机翼根壁板蜂窝芯节点挤压塌陷的技术质量改进研究

在近几十年里,航空领域蜂窝夹层复合材料结构的零件越来越多地替代了金属材料并发挥了巨大作用,蜂窝夹层结构复合材料零件由于密度小,重量轻,具有高的比强度和比刚度,各向异性性能强,能够按特殊的要求进行设计制造,并在巨大的压力作用下表现出了很好的稳定性,在发达国家中,蜂窝夹层结构复合材料已大量应用于飞机的主、次承力结构,如机翼、机身、尾翼、发动机叶片、雷达罩及地板、内饰等部位。但在蜂窝夹层复合材料结构中仍存在高拒收率和废品率,给工业生产经济带来巨大影响。本文通过对某型机翼根壁板夹层复合材料结构零件在成型过程中所产生的蜂窝芯挤压塌陷机理进行系统试验验证,得到产生蜂窝芯挤压塌陷的原因,通过分析和总结和完善改进工艺技术方法,为制造高质量蜂窝夹层结构复合材料制件提供依据和参考。 。

轻型飞机翼根整流设计方法研究

受成本和用户市场限制,轻型飞机通常采用相对简单的增升系统满足起降、爬升等极高的飞行安全要求,这些飞行状态涉及飞机的大迎角空气动力学特性.翼身接合部流动分离是影响大迎角性能的主要因素之一,因此,控制翼身接合部的流动分离,对改善轻型飞机的大迎角性能具有重要的工程应用价值.本文采用CFD和风洞试验方法,针对某轻型飞机增升构型开展翼根整流设计方法研究,给出了翼身接合部形状影响流动分离的物理机制,由前缘、展向和中后段构成的整流设计方法,整流参数及其三维参数化建模方法.采用该设计方法完成的某轻型飞机翼根整流设计方案,有效控制了翼根流动分离,改善了大迎角气动性能,有利于提高飞行安全性.研究结果已用于中国通用飞机公司某轻型飞机研制.

翼根整流对串置式前掠翼气动特性影响研究

为了综合发挥前掠翼和串置翼的气动力优势,提出一种串置高速前掠翼身组合基本模型,分别施加细边条和小填块以研究翼根整流影响。采用雷诺时均法和SST k-ω模型,对模型亚跨声速粘性流场进行数值仿真,分析纵向气动力特性和整流机理。结果表明:在来流马赫数0.8和迎角-5°～45°条件下,因前后翼气流相互作用,基本模型前翼升力系数大于后翼升力系数;前后翼翼根前同时加装小填块后,大迎角下模型翼根区域流动有所改善,但升阻特性变化不明显;加装边条后,翼根区域流动改善明显,迎角45°时模型最大升力系数提高了5.26%。

宽体客机巡航机翼变弯度减阻技术

针对宽体客机可变弯度机翼,建立了适用于原理性研究的参数化模型,验证了方法的可行性。以CRM机翼为研究对象,开展了前后缘变弯度对气动力、压力分布和展向升力载荷分布的影响分析,研究了巡航速度多个升力状态下的最优变弯度,并对比了单独变后缘弯度和前后缘同时变弯度的差异。研究结果表明:宽体客机机翼前后缘小角度偏转可使气动特性产生较明显变化,其中后缘变弯度的影响更为显著;定升力状态下通过变弯度可改变机翼展向当地攻角及弯度分布,从而减小激波阻力或诱导阻力;在小升力系数时变弯度获得的减阻量不超过0.0001,而较大升力系数时可达0.0010,并同时降低翼根弯矩、改善激波诱导分离;相比于单独变后缘弯度,前后缘同时偏转可在进一步抑制抖振边界附近低头力矩增长的同时获得更大的减阻量。研究过程充分体现了建模方法在避免引入型面质量干扰、提高三维外形及网格生成效率上的优势,得到的原理性结论可为可变弯度机翼技术的工程应用提供参考。

民用飞机翼梢小翼多约束优化设计

采用Lagrange乘数优化方法,约束升力系数和机翼翼根弯矩,通过修改机翼+翼梢小翼组合体的结构外形,减小机翼的诱导阻力和形状阻力,提高机翼的展向效率和升阻比的大小。成功的实例设计结果表明,本文方法对民用飞机机翼-翼梢小翼的设计具有应用价值。

边条翼布局流场及其双垂尾抖振特性研究

对边条翼双垂尾布局模型的流场进行了激光片光源显示实验研究.实验在西北工业大学NF-3风洞三元实验段进行.实验记录了沿机身轴向从边条到垂尾后缘共8个剖面位置的流动状态.测试迎角范围10°～35°,风速4 m/s.通过边条涡流场随迎角的发展和破裂特性与前期双垂尾抖振实验获得的模型垂尾抖振响应特性的对比分析发现：垂尾翼根弯矩、翼尖加速度响应随迎角的变化均与边条涡的发展状态、是否破裂以及破裂程度密切相关.从而得出结论：边条涡破裂是引起边条翼布局双垂尾抖振的主要原因.

展向动量测定法与前掠翼流动机理研究

为揭示前掠翼与后掠翼的流动差异,研究前掠翼流动的特点和机理,设计了可进行直接比较的具有相同翼型剖面、相同展弦比、无根梢比的前掠45°(Λ=-45°)与后掠45°(Λ=45°)机翼模型,采用基于雷诺平均N-S方程流场求解器对前掠和后掠翼低速纵向气动性能进行数值模拟计算,并提出了展向动量测定法前掠翼流动机理进行了深入分析,研究结果表明:1)前掠翼展向动量输运使得升力向翼根汇聚,前掠翼展向升力分布更接近于椭圆分布,致使前掠翼诱导阻力更小;2)黏性对前掠翼的流场计算影响很大,文献中基于势流理论得到前掠翼比后掠翼气动性能好的结果是不准确的;3)在小迎角时,前掠翼气动效率与后掠翼相当,仅在最大升阻比迎角时前掠翼优于后掠翼,中等迎角下前掠翼翼根分离导致气动效率下降,但前掠翼具有更好的大迎角失速特性,有利于前掠翼大迎角飞行;4)相同总升力的情况下,前掠翼的翼根弯矩只有后掠翼的翼根弯矩的89.4%,采用前掠翼更有利于减轻机翼的结构重量。

双垂尾抖振实验研究

边条翼双垂尾布局是新一代战斗机的主要布局形式,这种气动布局可能引起双垂尾抖振,是飞机设计中的一个技术关键。边条翼布局双垂尾的抖振特性实验研究在西北工业大学低速风洞进行,测试迎角范围:0°～50°。实验还将垂尾位置前移了30mm(15.8%垂尾平均气动弦长)进行测量,并将垂尾前后2种位置的响应进行了对比分析。对2种模型都测量了垂尾的根部弯矩响应和翼尖加速度响应的时间历程,经数据处理得出弯矩和加速度脉动响应的均方根值及功率谱密度分布。实验结果表明:1抖振主要发生在一弯模态;2当迎角达到20°后,翼根弯矩响应和翼尖加速度响应都急剧增加,抖振起始迎角约为20°;3抖振响应在迎角27～40°之间最大;4垂尾前后位置对抖振起始迎角影响不大,但对抖振响应强度有明显影响;5边条涡破裂是诱发边条翼布局双垂尾抖振的主要原因。

边条翼布局双垂尾抖振特性与机理风洞实验研究

对两种平面形状的边条翼布局模型分别作了双垂尾抖振实验和涡流场激光片光源显示实验研究。抖振实验测量了两种模型双垂尾的翼根弯矩响应和翼尖加速度响应,涡流场显示实验记录了两种模型上典型位置上的涡流场发展状态。通过边条涡流场随迎角的发展和破裂特性与模型垂尾抖振响应特性的对比分析发现:(1)垂尾翼根弯矩、翼尖加速度响应随迎角的变化均与边条涡的发展状态、是否破裂以及破裂程度密切相关;(2)主翼后掠角较大的情况下,机翼前缘涡与边条涡相互干扰,不但加快了涡的破裂使得双垂尾抖振起始迎角减小,而且使得垂尾的抖振响应较大。

反坦克导弹折叠翼结构动力分析

提出了纵向折叠大展弦比矩形翼垂直动载荷的曲线型式和表达式，指出了正确确定翼根活动接头处边界条件对固有特性分析的重要性，并且应用Ｗｉｌｓｏｎ—θ法对某反坦克导弹折叠翼进行了动态响应分析和实验验证．本文提供的方法和分析结果，可供反坦克导弹折叠翼设计参考．

基于模糊逻辑的弹性飞机机动载荷主动控制

为减小多操纵面无尾飞翼飞机的机动载荷,建立了机动载荷控制问题的多变量优化问题数学模型,并采用分布估计算法进行求解,得到不同马赫数条件下各操纵面的控制分配系数。在此基础上,运用T-S模糊理论对控制分配系数进行模糊合成,得到了模糊控制分配系数,从而无需重新设计即可实现全包线范围内的鲁棒机动载荷控制。仿真实验结果表明,采用基于模糊逻辑的机动载荷控制方案可使机动飞行时翼根弯矩增量的峰值减小率高达80%以上。

民用飞机机翼下壁板连接强度试验方案研究

机翼的连接是飞机结构设计中最重要的环节之一,在理论分析的基础上,往往需要通过试验验证其强度性能。在机翼下壁板的连接试验中,试验件的设计往往忽略了翼根肋腹板的支持和上反角的影响。通过有限元软件,建立三个模型,就翼根肋腹板及上反角对下壁板连接的影响进行对比分析。结果表明,若试验件忽略翼根肋腹板和上反角,其变形、应力分布和紧固件载荷分配均与实际不相符。建议机翼下壁板的连接试验件考虑实际构型,设计合理的夹具进行加载试验。

鹌鹑不同采血方法对比与评价

目的评价鹌鹑三种采血方法的特点。方法分别对三组鹌鹑翼根、左颈部、右颈部静脉采血,比较三部位采血的难度、血清质量、采后出血量、采血后状态等,评价三种采血方式。结果所有鹌鹑存活良好,右颈静脉采血难度相对小、血清质量佳、采血后鹌鹑出血量小、状态良好,伤口易恢复。左颈静脉采血难度一般,血清质量佳、采血后鹌鹑出血量较大、采后状态一般;鹌鹑翼根静脉采血难度相对较大,不宜大量采血、采血后鹌鹑出血量较大。结论鹌鹑大量采血时可选用左右颈静脉采血法,少量或微量采血时三种方法均可采用。

浴缸式接头圆角耐久性研究

通过对浴缸式接头圆角耐久性试验及分析研究，证明基于概率断裂力学的耐久性设计方法对圆角也是适用的。推荐对于圆角的较小裂纹扩展采用ｂ＝１的裂纹扩展模型。