考虑阻力发散约束的机翼气动/结构多点优化设计

以阻力发散性能为约束,使用基于离散伴随的梯度类优化设计方法对某远程宽体客机机翼/机身/平垂尾/发动机构型进行了气动/结构的机翼多点精细化设计。使用DLR-F6翼身组合体构型对建立的气动/结构耦合数值求解方法进行了验证。对某远程宽体客机构型进行了气动/结构机翼优化设计。优化结果各设计状态的阻力系数均有所减小,巡航状态阻力系数减小13.67 counts,Ma为0.87的设计状态较Ma为0.85的设计状态阻力系数差量由28.52 counts减至18.98 counts,阻力发散性能得到明显改善。将气动/结构多点优化结果与气动学科巡航单点优化结果和结构学科巡航单点优化结果进行了对比。结果表明:相较于单学科单点设计问题,考虑阻力发散特性的气动/结构多点优化设计可以充分挖掘构型设计潜力,得到综合性能更好、工程实用性更强的设计结果。

大型飞机增压舱充气加载控制技术研究及应用

充压试验是飞机结构强度试验的组成部分,对飞机结构设计和验证具有重要意义。本文针对大型水陆两栖飞机增压舱充压试验的特点和需求,对大容积充气加载控制技术进行研究,提出一种基于计算回路的充压试验闭环控制方法,实现多充气台协同控制,提高充压试验加载过程的效率和加载精度;提出一种多充气台伺服控制信号优化算法,提高充压试验保载时的压力稳定性。试验应用结果表明,本文提出的方法合理、可行,试验加载过程平稳、准确,位移响应线性良好,满足试验要求。该技术在同类型试验中具有一定的推广价值。

大型客机发动机高压压气机典型结构设计特征

为了给中国大客发动机高压压气机的结构设计提供些许参考,对民用大涵道比涡扇发动机高压压气机典型结构设计特征进行了详细的剖析并总结了设计难点和建议措施。高压压气机作为大涵道比涡扇发动机的核心部件,追求高性能、高可靠性、低成本等,涉及气动、结构、强度、传热、材料、工艺等多个专业领域,技术难度极高。国际先进发动机公司基于强大的技术能力和工业基础以及产品服役过程中积累的经验,发展了具有各自特点且满足市场需求的高压压气机型号。中国在民用大涵道比涡扇发动机高压压气机领域的技术基础薄弱,无成熟经验和数据积累,研发起步阶段有必要去借鉴和参考标杆机型的设计特征,尤其是在大量的、长期的产品运行和不断改进的基础上发展起来的高可靠性结构设计特征。

我国大型客机先进复合材料技术应对策略思考

航空工业发展,尤其新一代大型民用飞机的研制,带动并促进了复合材料技术的飞速发展。先进复合材料在新一代大型民用飞机上的成功应用,为未来民用飞机的发展确立了新的标准和市场准入门槛。欧美先后制订并实施了一系列航空复合材料研究计划促进复合材料技术的发展,并取得成功。国内复合材料技术经过多年发展虽然有一定基础,但在原材料开发、产品设计、制造及质量监控、技术转化等许多方面与国外相比还存在较大差距。在国家确立大型飞机重大研究专项的背景下,为满足我国大型客机研制的需要,大力促进我国复合技术水平快速提升,我们要从发展策略、组织管理、技术研究和产业发展等方面开展工作,实现我国复合材料技术的跨越式发展。

大型水陆两栖飞机起落架强度试验技术

针对大型水陆两栖飞机起落架的超静定连接及高支柱结构所带来的试验问题,基于刚度等效理论采用数值仿真方法分别对起落架与机身连接和与试验装置连接模型进行分析,通过调整试验装置结构形式、尺寸及厚度等,实现起落架装置连接模型对机身连接模型在变形主方向位移的模拟;基于数值仿真的力学边界条件模拟,计算主起落架轮轴中心点在最大载荷时的位移,预先调整加载点安装位置以保证最大载荷时的加载精度。试验结果表明,在机尾下沉着陆最大回弹载荷内外轮分配比例为6∶4的工况下,轮轴中心点主变形方向的位移基本相同,两种连接方式各向载荷最大误差在7%左右。研制了集模块化、多功能和通用性于一体的机身刚度模拟自平衡试验装置,满足了主起落架8种工况的静强度试验需求,可为其他型号起落架试验提供参考。

我国民用客机复合材料国产化问题的探讨

复合材料和铝、钢、钛一起,已发展成为四大航空结构材料,其用量已成为评价一架飞机先进程度的一项重要指标。本文对纤维复合材料在大型飞机中应用历程以及使用现状进行阐述,阐明了我国民用客机的发展要想不受制于人,复合材料的国产化是不可或缺的重要环节。并分析了我国民用客机复合材料国产化在材料使用方面所面临的问题。

大型无人机一次人工增雨试飞及催化响应分析

采用大型无人机开展人工增雨作业具有较好的应用前景。利用2020年10月27日大型无人机试验资料,分析了无人机作业性能及人工增雨微物理参量变化特征。结果表明:无人机操控灵活,具备较好的防除冰和抗侧风能力,作业、探测时长达5 h以上,可在大范围开展人工增雨及探测工作。催化作业后水平探测的云粒子微物理量呈现出浓度和直径增加的特征,低层粒子浓度明显高于高层;催化前后云微物理特征的变化与选取的云体位置及时间有很大关系。在催化作业结束后20~30 min内,地面降水现象仪中雨滴数浓度先减小后增大,而粒子有效直径持续增加;受催化影响,云粒子谱呈现大云粒子增加、降水粒子谱拓宽的特征。

大型民机水上迫降载荷数值仿真分析

采用MSC.Dytran建立了大型客机水上迫降流固耦合仿真模型,研究了典型参数下飞机运动姿态的变化规律,分析了水上迫降过程中机身、发动机和平尾上水载荷的分布规律。研究发现,大型客机水上迫降过程主要分为初始低头、吸力抬头和后继低头3个阶段。后机身水载荷大、冲击次数多,是机体结构中受载最严重的部位。平尾上水载荷峰值出现在吸力抬头阶段和后继低头阶段前期,而发动机上水载荷峰值出现在后继低头阶段后期。

基于原机结构的机身大开口补强设计

分析了机身大开口对机身刚度的影响,并提出适应性补强的设计方法;针对基于原机结构大开口补强设计的特殊性,提出了满足载荷传递、施工可行性、补偿设计及装配定位基准等设计要求;在此设计要求下开展某飞机机腹大开口的结构补强设计;最后通过MSC/NASTRAN数值计算对补强后的结构进行分析验证。结果表明设计方法合理可行,该设计方法可为基于原机结构的机身大开口结构设计提供参考。

“华龙一号”核岛厂房防御外部事件设计改进

"华龙一号"是由中核集团和中广核集团共同开发,具有完整自主知识产权的百万千瓦级压水堆核电机组,"华龙一号"核岛厂房外部事件防护设计按照现行核安全法规要求进行了技术改进。在抗震设计方面,建立核岛厂房三维实体有限元模型,在提高抗震设计加速度水平下采用多组地基参数进行包络分析,提高了核岛厂房抗震设计的安全性和适用性;采用流固耦合动力非线性分析方法计算安全相关重要水池和水箱中水体在地震作用下的晃动效应。遵照新版HAF102的要求,将大型商用飞机撞击作为一种超设计基准外部事件进行评估。

摄影位移测量技术在飞机静力试验中的应用

为满足飞机静力试验中三维位移快速测量的要求,开发了大尺寸位移摄影测量分析系统;制定了完整的摄影位移测量工作流程,并在飞机结构静力试验中与拉线式电流型位移传感器进行了误差对比分析。通过理论误差分析与实验对比,大尺寸摄影位移测量分析系统不仅可以获取三维变形位移数据,而且具有更高的测量精度,多次实际使用结果表明,该系统测量性能指标满足飞机静力试验要求。

大型飞机平尾翼尖涡对后体涡系影响的实验研究

大型飞机在飞行过程中机身后体会产生一对反向旋转的脱体涡(后体主涡),该涡与平尾翼尖涡共同构成飞机后体的涡系结构。在风洞中,利用激光粒子测速(PIV)方法,对单独后体和加装不同展长平尾的后体,分别研究涡系结构的动力学特征。结果表明:后体主涡的涡核中心沿流向明显向上移动;加装平尾后,涡系呈现典型的四涡结构,平尾翼尖涡对后体主涡影响显著,加大了后者向上移动的趋势,同时使其沿展向外移,并显著削弱其涡旋强度;平尾展长增加后,后体主涡受到的影响有所减弱。在低速环境下,来流速度对后体涡系结构的无量纲动力学参数影响较小。

大型运输机机身大开口结构强度设计方法

针对机身大开口结构的受力特点,采用工程方法分别研究了开口区结构在垂向载荷、侧向载荷及扭转载荷下的应力分布规律。通过对开口区的应力分析并与对应封闭机身圆筒结构的最大应力和剪流的对比,总结了边梁相对面积以及开口角度对开口区结构强度的影响规律。通过理论计算与试验数据的对比,对所采用的工程设计分析方法进行了验证,表明本文所用的工程方法可用于大型运输机开口结构的强度设计。

基于无人机和SfM的天津港堆场散料体积测量

随着智慧港口的快速发展,露天堆场的自动化、智能化管控越来越重要,其中准确快速测量露天堆场散装物料体积、堆场占用率等物理量是堆场智能化管理发展的重要工作。以天津港典型堆场为例,应用大疆悟二飞行器、禅思X5S云台相机、Agisoft Metashape软件,基于无人机摄影测量与SfM技术,建立了堆场散装物料的数字高程模型,得到了堆场料堆分布图,计算了料堆总体积和堆场占用率,研究了模型参数设置对测量精度和效率造成的影响。结果表明:该方法可快速准确地获得堆场料堆总体积和堆场占用率,每平方千米堆场的测量内外业耗时1h左右,料堆体积测量相对误差小于3%,堆场占用率测量绝对误差小于0.5%,满足堆场测量的实际需求。模型参数对最终的计算结果精度没有显著影响,但是模型参数设置越高,生成模型耗费的时间就越长,因此模型参数设置为最低时,时间成本最低,在大范围堆场测量中具有实用意义。基于无人机和SfM快速测量堆场散料体积的方法可改变传统的大型堆场管理模式。研究成果可以为堆场散料体积快速测量与堆场智能管控提供技术支撑。

首都机场A380机库工程综合施工技术

首都机场A380机库是首都机场3号航站楼的配套工程,是世界单体面积最大的飞机维修库,总建筑面积70437m2。在结构施工中,结合机库工程的特点,针对不同部位和施工难点,在基础桩、机库地坪、格构式混凝土柱、屋面防水、钢结构安装等方面分别采取了多项施工技术措施,保证了工程的顺利施工。

大型水陆两栖飞机起落架疲劳寿命分析与优化

以疲劳寿命分析理论成果为指导,对大型水陆两栖飞机主起落架进行疲劳寿命计算分析与结构优化研究。通过Hypermesh进行模型有限元前处理,在NASTRAN中计算应力分布结果,利用Ncode Designlife研究起落架整体结构件疲劳寿命;通过LMS Virtual.Lab建立前起落架刚柔耦合模型,得到各个零部件连接部位节点力,从而完成对各个零部件的独立建模分析计算;基于疲劳寿命的结构优化技术,以Optistruct为工具对起落架疲劳寿命薄弱部位进行形状优化,使得疲劳寿命进一步提高。

复合材料在大飞机主承力结构上的应用与发展趋势

大飞机的主承力结构件采用复合材料制造已成趋势,介绍了波音公司、空客公司和中国商飞等民机主制造商在飞机主承力结构上应用复合材料的情况。目前,复合材料主承力结构件具有大型化和整体化的特点,已从预浸料手工铺贴和自动铺带转向纤维自动铺放技术。以复合材料液体成型技术为代表的非热压罐工艺以低设备投入、低能耗、低制造成本、易于复杂型面成型和整体化成型的优势逐渐得到了重视。

浅谈民用大飞机结构技术的发展

在分析了世界上先进的大型民机发展和研究计划后,分析和总结了大型民用飞机结构技术发展的总体趋势。介绍了用于先进大型飞机中选材、结构设计、先进的制造技术、机构强度分析、防雷击技术的现状和趋势。结论是复合材料将代替金属结构,而金属结构的设计、制造也将随之发展,以解决采用复合材料带来的新挑战;先进的数字化结构设计和仿真正代替传统的图纸设计。相应的分析和仿真工具如CFD等将应用到数字化设计中,在新型飞机设计中,将大大减少试验并改善质量;一些新概念的结构将广泛应用到飞机结构中,如智能材料结构在机翼上的应用,以改善空气动力、飞机的气动弹性控制和结构的健康监控。

基于大型飞机产品分解结构的工作分解结构编制方法研究

为了建立一个大型飞机基础性的项目范围管理工具,清晰地描述大型飞机项目的工作范围,为研制计划、经费、组织管理奠定基础,对大型飞机产品分解结构和工作分解结构的内涵进行了分析,对工作分解结构的建立模式进行了比较分析,提出了基于产品分解结构的工作分解结构框架构建、编码规则、单元明细表、工作单元说明建立和编制的方法和流程,分析了工作分解结构在研制计划编制和组织分解结构中的应用。

基于机床与测头的大型曲面轮廓检测研究

大型曲面外形由于其尺寸较大,开发专用检测仪器设备成本太高,如何高效率低成本地进行大型曲面轮廓精度检测仍是一个亟待解决的难题。根据已有的接触式测量技术,结合飞机大型结构件外形轮廓精度检测的实际需求,探讨利用数控机床和工件测头等加工、检测设备,进行大型曲面外形轮廓精度测量,提出了一种测量方法,并进行了相关仿真和试验研究,验证了该方案的可行性。