复合材料变体机翼后缘的动态特性研究

研究用于变体机翼后缘的U型复合材料蒙皮处于不同预变形下的动态特性。利用激振器对机翼后缘激振，模拟飞行中变体机翼后缘的环境振动，通过改变机翼后缘的偏转角度（0～25°），采集各U型波纹的动态应变信号进行数据分析。结果表明：蒙皮的预变形越大，振动所引起的U型蒙皮的变形越小；该蒙皮所能承受的机翼后缘角度偏转的安全工作范围为0—15°；用电阻应变片测量U型蒙皮波峰处的动态应变具有一定的实时性和可行性。

可变后缘弯度机翼柔性蒙皮的变形特性分析

应用面元法和有限法建立了柔性蒙皮在气动载荷作用下的流固耦合分析方法。数值仿真结果表明:位于变形后缘上表面的柔性蒙皮在气动载荷作用下将被"吸"成鼓包形状,且这个局部变形对翼型后缘部分的压力分布具有很大影响。在此基础上,研究了柔性蒙皮在气动载荷作用下的变形随其弹性模量、厚度和初始预应变的变化规律。可以得出,柔性蒙皮的变形量随着翼型后缘偏角的增加而先增大后减小,并不是随着后缘偏角的增加而增大;增加蒙皮的厚度可以减少柔性蒙皮的最小弹性模量和最小拉伸刚度,但蒙皮的厚度受限于机翼的结构空间;满足Jacobs形变准则的蒙皮最小拉伸刚度随着蒙皮预应变的增加而降低。

陶瓷基复合材料力学性能计算及涡轮导叶宏观响应分析方法

针对涡轮导叶宏观热力学响应,将化学气相沉积工艺2D编织SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料完成拉伸试验并将该试件进行分割,对分割后的试样进行断面电镜扫描,测量统计细观编织结构参数,建立考虑缺陷位置和形状的代表性体积单元模型。采用细观有限元方法,应用该模型计算得到SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料的宏观弹性常数。结果表明:面内拉伸模量预测值比试验值低4.4%,剪切模量预测值比试验值高7.8%。结合陶瓷基复合材料涡轮导叶的加工工艺,建立了材料分布映射模型,对导叶典型特征结构件在给定热载荷下的宏观响应进行预测。结果表明:涡轮导叶典型结构加热段尾缘第1主应变预测值比试验值低5.5%。

后缘襟翼位置传感器故障预测方法研究

飞控系统是控制飞机飞行安全的关键系统,对其开展健康管理技术研究有着重要工程意义。针对后缘襟翼位置传感器故障,设计出一种基于主元分析方法的故障预测流程,在故障发生前100个航班左右实现故障的提前预警,并通过某航空公司故障实例进行方法有效性验证。方法的提出为提前安排维修计划、保障飞机的运行安全、提升飞行乘坐体验提供技术支持。

基于光纤传感的结构变形实时监测技术研究

针对变弯度机翼后缘开展变形测试研究,变弯度后缘属于变弯度机翼的一部分,可根据飞行状态来改变翼型弯度,获得最优的气动外形。相对于刚性变形翼后缘,其变形曲线更光滑,且重量更轻,可显著提高飞行器的升阻比,降低燃油消耗,增强飞行器的稳定性和机动性。如果在飞机飞行过程中能够实时测试变弯度机翼后缘的形状变化,可以对给定目标形状的变形机构进行闭环控制,为飞机结构设计和变形机构调节提供数据支撑。本文介绍了变弯度机翼的优势、国外现状、变弯度后缘相对于刚性变形翼后缘的优点、结构变形常规测试手段存在的短板,并分析了光纤光栅用于应变、变形测试的技术原理,开展了光纤变形传感器、支撑件的设计和变形传感器研制的关键技术研究。提出了光纤应变—变形算法、曲率重构算法,在理论和试验上进行了算法验证,最后将光纤变形传感技术在机翼后缘上开展了应用验证,可以很好地实现机翼后缘的变形测试。