民机复合材料结构设计成本驱动研究

民用飞机的经济性是关乎其能否获得商业成功的重要因素。在民机复合材料结构工程领域,减少飞机研发及使用阶段的综合成本已成为主要的设计驱动之一。本文面向民机工程,以复合材料平尾壁板作为成本分析模型,按照不同的成型工艺及流程,量化评估了制造成本,并为平尾壁板设计的工艺选择提供成本驱动。

飞机机翼上壁板结构初步设计技术

机翼是飞机的重要组件,其主要作用是产生升力、储存燃油等,机翼上壁板作为机翼的重要组成部分之一,其结构设计在整个机翼结构设计过程中有举重轻重的地位,它将关系到飞机研制的成功与否,直接影响到飞机研制的周期、费用和可靠性。在飞机研制初期,需一个快速、有效的机翼上壁板设计方法,减少其初步设计时间,及时为上游专业提供反馈,继而有利于飞机设计过程的迭代,缩短研制周期,减少研制费用。本文从该需求出发,提出了一种有效的飞机机翼上壁板结构初步设计方法。

大型飞机结构刚度问题分析研究

大型飞机由于结构尺寸大,连接复杂,使得在相同工况下结构变形相对小型飞机更大,因而操纵系统变形、气动外形改变、载荷重新分配等问题也更加突出。因此,如果能够在制定结构顶层设计要求时,将结构变形问题纳入到设计考虑范围内,制定顶层结构刚度要求,势必能够提高结构的研发效率。本文根据机体结构的一些常见问题,总结了几种制定刚度要求的方法,对于刚度设计要求在工程实际中的使用具有一定的参考价值。

飞机客舱内饰设计中材质设计的探究

飞机内饰工业设计中材质的设计是必不可少的组成部分。本文通过对材质的色彩、图案和肌理的人性化设计进行分析,总结出适合舒适环境客舱的材质设计。

民用飞机气密框加强件连接设计分析

民用飞机气密框位于飞机主起舱开口的两端,主要起着气密承压的作用,其表面布置一批加强件以承担气密载荷,加强件与气密腹板使用铆钉连接,气密腹板受铆钉头作用在气密载荷反复加载下会发生疲劳失效。本文通过有限元软件对此结构形式进行仿真模拟以校核其疲劳强度。

高度修正实现刚度等效的梁结构有限元建模方法

民用飞机中对于梁结构的有限元建模,一般采用刚度等效方法将梁建成杆单元与剪切板单元的组合形式,这种有限元简化方法仅能保证截面刚度与真实截面刚度近似等效,但有限元中的截面面积与实际面积却相差较大,致使有限元分析的结果不能准确反映结构严重部位的应力情况。针对传统刚度等效有限元建模方法的不足,提出一种采用高度修正的刚度等效有限元建模方法;将该方法的计算结果与传统建模方法的计算结果、理论计算结果、试验测量结果进行对比。结果表明:本文提出的高度修正的有限元建模方法比传统杆板系建模方法更准确,与试验结果更接近;将该方法用于民用飞机结构有限元建模,能够对真实结构进行更准确地模拟,分析结果也更精确。

民用客机后储藏室壁板结构隔声计算研究

民用飞机客舱噪声对乘客乘坐舒适性有较大影响。测试发现飞机客舱后部区域噪声频谱中出现了94 Hz 和274Hz的峰值噪声,为了确定噪声峰值的来源,首先对机体结构形式进行分析,对可能产生噪声的结构进行振动加 速度测试。通过振动测试分析表明,发动机低压转子和高压转子振动传递至加强框结构引发了振动噪声。同时,针对 噪声传递路径中的后储藏室壁板隔声特性进行建模和计算研究。声学有限元计算结果分析表明,后储藏室壁板对94 Hz和274Hz频率噪声的隔声能力弱,是客舱后部区域出现噪声峰值的重要原因。

一种基于四杆机构的民用飞机雷达罩运动机构设计

运动机构对民用飞机雷达罩在航线正常运行的维修性有非常重要的作用。对现役传统机型的雷达罩运动机构的结构形式进行了研究和分析,设计出一种基于"四杆机构+气弹簧"运动机构形式。将其与传统机型进行了对比,具有结构形式简单、操作方便等特点。

民用飞机客舱舒适性研究

在民用飞机设计中,安全性、舒适性和经济性是主要考虑的三个方面,而舒适性更是航空公司和旅客非常关注的内容。本文初步探讨了影响民用飞机客舱舒适性的各方面因素,为如何提高客舱舒适性提供了参考。

一种伸缩栅格结构变体翼梢小翼研究

翼梢小翼能够抑制翼尖涡的形成,减小诱导阻力,增加航程。目前翼梢小翼的设计目标是改善飞机巡航阶段的升阻特性,而无法在起降、爬升阶段提供最优的减阻效果。本文设计了一种伸缩栅格结构变展长翼梢小翼,通过在飞行过程中控制翼梢小翼高度的变化,改善飞机起降、爬升阶段和巡航阶段的气动性能。利用基于涡格法的AVL软件计算伸缩式翼梢小翼对飞机气动性能的影响,结果表明在起降、爬升阶段(0.3Ma,8°迎角),这种伸缩式翼梢小翼能使升力系数提高0.21%,诱导阻力系数降低0.57%,而翼根弯矩系数仅增加0.06%,因此这种伸缩式翼梢小翼具有改善飞机起降和爬升性能的潜力。

探究飞机舱门结构相对位移的分析方法

因为飞机在飞行中必须维持稳定的增压状态,所以飞机舱门一定要具备良好的密封性能.本文将飞机舱门结构发生的相对位移的计算方式进行探究,以有限元方法作为研究基础,建立相关的舱门模型,最大程度上保证模型和实际结构有同样的刚度.

民机复合材料中央翼上壁板结构设计及优化

复合材料在主承力结构的应用已成为民机研制的趋势,本文对中央翼上壁板提出了复合材料结构设计方案,并通过选型试验、软件分析途径进行优化设计。同时在相同设计要求下进行了金属方案设计,得到了设计重量对比数据,为型号应用提供理论基础。

民用飞机气弹簧设计分析

气弹簧是性能可靠和安装方便的定制结构件,相对于民机上使用的传统机械弹簧单元在重量上具备优势。本文介绍了气弹簧的组成结构和工作方式,通过民用飞机舱门设计中的工程实例简要描述了在民机舱门上气弹簧设计的方法,通过CATIA仿真来模拟气弹簧的安装及运行来优化气弹簧的各项基本参数,并且给出了民机气弹簧的可靠性计算标准。

纤维柱增强泡沫夹芯的等效力学性能研究

纤维柱增强泡沫夹芯结构是沿厚度方向在泡沫中植入纤维柱,以提高泡沫夹芯结构的抗压性能、抗剪切性能和抗弯曲性能.根据纤维柱增强泡沫夹芯结构的这一特点,通过建立细观力学模型,并结合修正的Mori-Tanaka方法预报纤维柱增强泡沫芯材的法向弹性模量和横向剪切模量.实验结果验证了该方法预报结果的准确性.利用该模型进一步探讨了纤维柱增强泡沫夹芯结构参数对芯子等效性能的影响.结果表明,纤维柱内纤维体积的变化对结构的法向弹性模量影响较大,对横向性能影响不大;纤维柱直径增大芯子法向比刚度也增大,但芯子的横向比剪切刚度反而降低.

复合材料盒段弯曲试验与数值研究

为了确定垂直尾翼承力盒段与机身连接形式,并获取两种方案所构成盒段的力学性能数据,对垂直尾翼承力盒段进行了弯曲试验,得到了壁板上的应变分布状态。应用有限元软件ANSYS建立了垂直尾翼承力盒段的有限元模型,通过分析计算得到了盒段的弯曲极限载荷和壁板的应变云图。分析数值模拟结果与试验结果,比较了两种盒段在弯曲载荷作用下的力学性能。载荷达到极限载荷的50%之前,盒段根部的载荷-位移曲线和蒙皮上的载荷-应变曲线均呈线性关系。通过比较数值模拟结果和试验结果,验证了数值模拟的可行性。

基于最小二乘法的飞机发动机安装节动态力识别

飞机舱内噪声与振动控制的一个关键技术是获取发动机安装节处的动态力,从而实现对发动机振动引发的机体结构振动和舱内噪声进行预测和控制.但对于飞机,在飞行状态下不可能对发动机安装节处的动态力进行直接测量.通过采用最小二乘法正则化逆运算,利用地面状态下发动机安装节至吊挂或发动机安装节至安装节上的结构频率响应函数,以及飞行状态下吊挂或发动机安装节上相同位置处的振动加速度响应,对发动机安装节上的动态力进行识别.通过对比逆运算过程中的矩阵条件数,判定两组动态力识别的相对准确度.通过对两组数据识别的动态力均方根值进行对比,确认通过最小二乘法识别的发动机安装节动态力满足工程使用要求.

民用飞机复合材料制件孔隙率验收标准及检测实施

本文分析了孔隙缺陷对民用飞机复合材料制件力学性能及耐湿热性能的影响,阐述了孔隙率控制对民机复合材料应用的重要意义。从适航要求角度出发,并参考国内、外相关要求对民机复合材料制件孔隙率的验收标准进行阐述。介绍了民机复合材料制件孔隙率的检测方法,详细分析了这些检测方法的适用性及实际应用中的技术难点。对我国民机复合材料制件孔隙率要求及检测方法给出建议,并展望了国内民机复合材料制件孔隙率检测的发展方向。

表面热源作用下的薄膜/基底结构的应力分析

在固体力学领域,薄膜/基体结构的应力分析是一个经典的问题,有很多研究者对薄膜/基体结构的失配应力、曲率以及它们之间的关系进行了详尽的分析。本文给出了薄膜/基底结构在非均匀局部表面热载荷作用下的温度和应力分布的基本解,并得到了广义Stoney公式来描述薄膜/基底结构在非均匀温度下的应力和曲率之间的关系。

大型客机油箱结构雷电点火源防护验证

为确定大型客机油箱结构雷电点火源防护设计有效性,表明燃油箱防爆条款适航符合性,通过仿真分析与试验相结合进行点火源防护验证研究。仿真分析结果表明:对于大型客机传统铝合金油箱结构,在雷电直接影响下,油箱内部结构与系统管路电流电压分量很低,电流值仅为407 A,电压值仅为11 V,远小于能够引起油箱内部点燃的门槛值。通过试验考察,进一步证实了在雷电3区试验波形作用下,油箱内部不会产生高于200μJ能量的点火源。电流和电压试验实测值为175 A和100 V,量级与仿真分析相当。据此可表明,对于传统铝合金大型客机整体油箱,油箱内部雷电点火源防护是偏安全的。

含冲击损伤2524-T3金属薄板疲劳性能研究

本文通过对含有凹坑冲击损伤的金属薄板进行疲劳分析,得出不同冲击能量与凹坑尺寸的关系,也得到了不同凹坑尺寸金属薄板的疲劳性能。最后通过块谱疲劳试验,验证由已知凹坑尺寸系数金属薄板的疲劳寿命来推断其他凹坑尺寸系数金属薄板的疲劳寿命是可行的。