一种高硬度复杂薄壁翼片的机械加工工艺设计

一种高硬度复杂薄壁翼片目前没有高速铣削的加工手段可利用,需要普通铣削结合真空炉处理的方式来满足产品技术要求,加工难度大,生产进度紧。通过工艺攻关、工艺优化形成了翼片的机械加工工艺方案,采用普通铣削后进行真空炉淬火的方式保证翼片角度、厚度、孔径和力学性能要求,最后用电火花切割的方式将工件与工艺台分离保证翼轴孔距和外形尺寸。结合真空炉处理和电火花切割的特点,及时处理了加工过程中出现的热处理变形、切割外形导致孔距超差等技术问题,最终保证首批次合格产品按进度交付。所涉及到的翼片工艺方案、工艺台、定位基准选择、控制热处理变形的工装、电火花切割工装等内容属于西安现代控制技术研究所首次应用,具有创新性,对于弹体结构件中技术要求较高的翼片及同类结构的零件有一定的参考价值。

基于ANCF的挠性太阳翼动力学建模及模态辨识研究

可展薄膜结构平面太阳翼由于极具纤薄和轻柔的特性,导致其动力学性能参数显得相当复杂.为全面、准确地明晰大挠性太阳翼动力学特征对新型百公斤级低轨卫星姿态控制性能的影响,采用ANCF(absolute node coordinate formulation)索梁模型和ANCF薄膜单元构建主要挠性附件,基于索梁预应力建立大型空间可展结构的动力学模型.通过建立的动力学模型,综合考虑太阳光压力、气动阻力、重力梯度力矩和地磁力矩在内的复杂空间环境干扰,采用复模态指示函数(complex mode indication function,CMIF)进行薄膜结构平面太阳翼模态参数在轨辨识的研究.辨识结果与仿真分析结果的对比表明,CMIF方法能够有效地识别可展薄膜结构平面太阳翼的低阶固有模态,为该技术的工程实施提供了坚实的理论研究基础.

基于剪切变形宽翼薄壁工字形梁剪滞效应的分析

分析了宽翼薄壁工字形梁竖向弯曲时的翼缘和腹板剪力流分布规律,利用剪切变形来定义剪滞翘曲位移函数,采用基于最小势能原理的能量变分法,建立了宽翼薄壁工字形梁剪滞效应分析的剪力滞控制微分方程和边界条件。以剪力滞广义位移、竖向挠度、竖直平面内转角、剪力、弯矩及剪力滞广义力矩作为6个初参数,给出了任意集中荷载作用下微分方程的初参数解。对简支工字形截面梁模型进行计算,应力和挠度计算结果与有限元较吻合,证明该方法有效。

小型折叠弹翼加工工艺研究

针对某型折叠弹翼机构中翼根和外翼平面度要求高,需对转轴深孔进行加工,以及薄壁结构容易导致变形等加工难题,提出了先粗铣,再钻深孔,最后以孔为基准精铣外形的加工策略,重点研究了深孔加工方法和翼面立式装夹精铣方法,并研究了其工艺参数。结果表明,所设计的工艺具有加工精度高、效率高且质量稳定的优点,为今后此类产品的加工提供了成功的经验。

离心压缩机环列叶栅叶片不稳定脉动力的确定

考虑了近叶片相互作用，首次推出了周期非定常来流作用下环列叶栅叶片上不稳定脉动力计算公式．利用此方法可确定在叶轮叶片粘性尾迹作用下扩压器叶片上所受的不稳定脉动力．由计算公式可计算出叶轮结构参数、气流参数、扩压器叶片几何参数、扩压器叶片气流攻角等对扩压器叶片上不稳定脉动力的影响，为设计低噪声离心压缩机、通风机提供理论依据．

微型飞行器小展弦比薄翼流场中的翼尖涡特性分析

采用虚拟压缩方法求解三维不可压缩N-S方程,数值模拟了无弯度、有弯度两类微型飞行器低雷诺数小展弦比薄翼的流场,将得到的结果与实验进行了对比,数据间吻合较好。然后在此基础上分析了小展弦比薄翼的气动力特性,详细研究了小展弦比薄翼流场中翼尖涡的涡态结构及形成规律,在对小展弦比薄翼流场尾迹区的翼尖涡采用近似模型的基础上,对尾迹区翼尖涡的强度进行了分析。结果表明,翼尖涡是影响小展弦比薄翼气动力和流动分离特性的一个重要因素。

薄涂层介质目标电磁散射的CFDTD分析

针对介质目标表面具有薄涂层材料的电磁散射问题,提出了一种基于等效介质参数的共形FDTD(Conformal FDTD,CFDTD)方法。对于介质目标表面包含薄涂层的共形网格,电场采样点处的介电常数和电导率的等效值通过元胞中介质、涂层和自由空间三者所占的长度加权平均得到,而磁场采样点处的磁导系数和导磁率的等效值利用介质、涂层和自由空间所占的面积加权平均得到。共形网格上电磁场递推式与常规FDTD递推式形式相同,只是递推式系数中的介质参数用相应的等效参数代替。涂层介质球的计算结果说明在保证计算精度的情况下,该方法可比常规FDTD方法节约大量的内存和计算时间。最后用该方法计算分析了复合结构弹翼的电磁散射特性。

从机翼薄壁盒结构设计中引出的问题

以结构稳定性作为切入点,利用多格薄壁盒来模拟机翼结构的主要承力部分,能够既保留问题实质又降低复杂性.模型曲线形状表明:该优化问题为非凸不连续,具有多个局部最优解;优化结果指出: (1)替换材料, (2)增减载荷大小, (3)改变几何参数,最优结构拓扑形式均要发生变化.因此,无论从学术研究还是工程应用,基于稳定性约束的机翼结构优化均是一个值得研究的内容.

机翼变形的双激光器实时测量原理

在飞机机身的上下位置分别安装一个激光器,提出了一种实时测量在飞行过程中机翼弹性变形量的方法。以激光器与安装反射镜的机翼顶端之间的测量距离数据为依据,得到机翼或机身上任意点的实时变形量。机翼或机身上任意点的实时变形量是从机翼变形数据库中提取的数据量计算得到。根据弹性薄板理论,利用理想二维梁为例说明了该方法的实现过程,并且进行仿真说明。该方法对实时测量机翼弹性变形量具有普遍意义和实际应用价值。

机翼结霜和薄冰的危险性分析

近年来随着飞机的使用越来越广泛,机翼积冰现象已经成为飞机起飞及运行阶段需要着重解决的问题,虽然霜和薄冰也属于积冰,但机翼结霜和薄冰往往容易被人们忽略。首先列举了机翼积冰所导致的飞行事故的案例,总结了机翼积冰现象的研究背景、国内外研究现状,讨论了积冰的影响因素,分析了积冰对飞行的影响,根据CCAR-25部对起飞速度的适航规定,利用公式推导,运用风洞实验数据从理论上分析了CRJ-200机翼积冰是如何导致飞机失速的。针对机翼结霜和薄冰的现象,列举了一些防/除冰方法,并对飞机在不同状态下积冰时应采取的措施提了几点建议。

微型飞行器小展弦比薄翼流场的不可压数值模拟

采用虚拟压缩方法求解三维不可压缩N-S方程，数值模拟了无弯度、有弯度两类微型飞行器低雷诺数小展弦比薄翼的流场，将得到的结果与实验进行了对比，数据间有较好的一致性。然后在此基础上分析了弯度、展弦比等因素对小展弦比薄翼气动力特性的影响以及翼尖涡随攻角、展弦比的变化规律，发现翼尖涡是影响小展弦比薄翼气动力的一个重要因素。

从多格薄壁盒模型结构优化设计想到的问题

通过构建简单模型来揭示飞行器翼面复杂结构中存在值得探讨的专题,是本文要研究的内容。以结构稳定性条件作为切入点,利用多格薄壁盒作为简化模型来模拟翼面结构的主要承力部分,巧妙地降低了问题的复杂性。其图形曲线特征表明:该优化问题的目标函数非凸不连续,而且还具有多个局部最优解;进一步的计算指出:无论是替换材料还是增减载荷大小或者改变几何参数的尺寸,此模型的最优结构拓扑形式均要发生变化。从本文所做的工作可以推知:无论从学术研究角度还是工程应用方面,基于稳定性约束的翼面结构优化设计均是一个值得研究的专题。

大展弦比复合材料机翼的非线性颤振分析

大展弦比机翼在气动力作用下产生较大变形,颤振速度和颤振频率随之发生明显变化,线性理论难以获得比较合理的解答。综合考虑了结构几何非线性、气动非线性和材料各向异性对机翼运动状态的影响,将复合材料机翼建模为非线性薄壁单闭室截面梁,建立机翼的运动方程,并使用小扰动分析的方法得到机翼在平衡位置附近的振动方程。采用Theodorsen非定常气动理论构建气动模型,获得机翼在平衡位置附近的非线性颤振方程,并利用v-g法判定机翼颤振稳定性。通过算例演示了一些非线性颤振的特点,讨论了铺层角、展弦比、机翼线密度等参数对颤振速度的影响,并与线性理论得到的结果进行对比。

基于稳定性优化对翼面结构设计带来的思考

通过构建简单模型来揭示飞行器翼面复杂结构中存在值得探讨的专题 ,是本文要研究的内容。以结构稳定性条件作为切入点 ,利用多格薄壁盒作为简化模型来模拟翼面结构的主要承力部分 ,巧妙地降低了问题的复杂性。其图形曲线特征表明 :该优化问题的目标函数非凸不连续 ,而且还具有多个局部最优解 ;进一步的计算指出 :无论是替换材料 ,还是增减载荷大小 ,或者改变几何参数的尺寸 ,此模型的最优结构拓扑形式均要发生变化。从本文所做的工作可以推知 :无论从学术研究角度 ,还是工程应用方面 。

变形机翼薄膜蒙皮形状监测光纤传感方法研究

为解决变体飞行器变形机翼薄膜蒙皮形状实时监测问题,研究光纤传感及重建方法。采用实验方法标定光纤光栅传感器,得到聚酰亚胺薄膜蒙皮变形光纤传感校正曲线,实现光纤光栅传感器中心波长漂移量与薄膜蒙皮变形曲率参数的准确转换;实验测得不同翼型下光纤传感器反射谱特征及其随翼型变化规律,利用光纤光栅中心波长漂移量和线性插值算法计算得出不同翼型下聚酰亚胺薄膜蒙皮型面曲率数据,结合插值曲线拟合算法,重建出薄膜蒙皮三维形状;采用数字摄影测量系统进行对比实验,验证了光纤传感重建蒙皮形状参数的正确性。研究结果表明,聚酰亚胺薄膜蒙皮型面曲率的光纤传感与摄影测量误差小于5%,光纤传感方法可以实现变形机翼薄膜蒙皮三维形状传感与重建,在变体飞行器柔性蒙皮实时传感监测方面具有应用前景。

RAM技术在隐身飞行器薄型翼设计中的应用

雷达吸波材料（ＲＡＭ） 技术是隐身技术中的重要技术之一，并且在隐身武器，尤其是隐身飞行器系统设计中得到广泛应用。本文首先简要阐述了雷达吸波材料吸波的基本原理，然后以隐身导弹薄型弹翼的低雷达散射截面（ＲＣＳ） 设计为例，探讨了涂覆型雷达吸波材料涂覆方案的设计思想和方法，最后给出一部分隐身飞行器薄型翼面低ＲＣＳ设计的样例。

二维涡格法的超收敛性

本文提出并研究了二维涡格法的超收敛性。在离散化误差分析中,与薄翼理论的二维平板精确解进行比较,根据Chebychev多项式理论,导出了涡格法中具有超收敛性的离散化格式。并证明了这种离散化格式对二维抛物弧板和三次曲线弧板等问题也具有超收敛性。

基于Hamilton原理的大展弦比直机翼固有特性分析

基于Hamilton变分原理,推导具有几何非线性特点的大展弦比直机翼的自由运动方程。基于所推导的运动方程,将机翼简化成薄壁盒型梁,分别对铝合金梁和复合材料梁进行MATLAB仿真,得到机翼的固有频率。并且将仿真得到的结果与用NASTRAN计算得到的结果进行比较,两者所得的结果一致。

格栅湍流激励下的螺旋桨宽带非定常力特性

为了研究船舶推进器低频宽带辐射噪声的激励源特性,本文采用相关方法对一模型十叶桨在格栅湍流下产生的脉动推力宽带谱进行了计算,评估了不同工况下脉动推力中各成分的相对量级,与实验测试结果的对比验证了计算方法的可靠性。并从螺旋桨的运行工况、来流特性和桨叶自身几何参数3个方面入手对宽带非定常力演变特性进行了研究,结果表明:相似工况下叶频宽带峰幅值与转速的二次方近似成线性关系;临界积分尺度与桨叶数呈反比;纵倾无法降低宽带非定常力,而多项式的侧斜角分布较线性分布对于叶频宽带峰的控制效果更好。

RAM技术在隐身飞行器薄型翼设计中的应用

雷达吸波材料 ( RAM)技术是隐身技术中的重要技术之一 ,并且在隐身武器 ,尤其是隐身飞行器系统设计中得到广泛应用。本文首先简要阐述了雷达吸波材料吸波的基本原理 ,然后以隐身导弹薄型弹翼的低雷达散射截面 ( RCS)设计为例 ,探讨了涂覆型雷达吸波材料涂覆方案的设计思想和方法 ,最后给出一部分隐身飞行器薄型翼面低 RCS设计的样例。