试验机大型改装结构静强度数值仿真与试验验证

针对飞行试验对试验飞机大型改装结构提出的高安全性需求,设计了大型改装结构的静强度数值仿真与试验验证流程,分析了部段级装配结构进行数值仿真与静力试验的误差来源,采用以静强度试验结果为基准的基于灵敏度的多点搜索算法对有限元模型进行修正,以保证试验机在试验包线内的结构静强度满足要求。应用该流程与方法于某发动机试验短舱主承力结构设计中,开展了结构设计与优化、静强度试验设计与实施、数据处理与计算模型修正、非试验载荷工况的验算等工作,验证了上述流程与方法的有效性,实现了试验机大型改装结构静强度数值仿真与试验验证的全流程闭环。

试验机大型结构改装高精度装配技术研究

针对试验机改装大型结构装配的精度与效率问题,采用激光测绘与逆向建模技术保证改装结构与原机结构的良好贴合,运用数字化型架设计技术确保复杂结构的组铆装配的精度,通过两用对接标工及其数字化协调技术实现大型结构的一次性对接。并验证该技术能够提升试验机改装结构装配质量和效率,可以为后续试验机结构改装提供参考。

人工模拟结冰飞行试验技术研究

介绍了国内外人工模拟结冰飞行试验技术概况,基于对FAA民机适航条例关于结冰条件运行的要求及咨询通告推荐的符合性方法的全面了解,分析了人工模拟结冰飞行试验技术在飞机设计与验证中的应用需求,总结了人工模拟结冰飞行试验体系构建需要解决的关键技术,结合运-8结冰喷水机的研制探讨了人工模拟结冰飞行试验的技术内涵。

基于知识库面向定制的飞机改装管路设计研究

CATIA管路设计(Tubing Design)模块具有操作简单,数据处理能力强,支持数字化制造等优越的功能。本文系统研究了CATIA软件Tubing Design模块,根据实际需求,进行了面向飞机改装的CATIA管路设计Tubing Design的模块定制,并介绍了数字化改装设计中的管路设计方法。

试验机平面气密框筋条联合优化设计

针对常见试验机平面气密框纵横式筋条分布结构形式导致结构质量较大等问题,对某试验机机头平面气密框进行联合优化设计,寻求更优的筋条分布。利用形貌优化技术获得受均布压载时最大法向刚度的筋条分布形式,并利用弯曲强度约束对径向筋条尺寸进行优化,最后利用拓扑优化技术进一步确定周向筋条分布以满足最大变形约束要求,实现了在满足预定强度、刚度约束条件下使筋条总质量减轻31.71%。

基于设计敏度的试验机过渡段结构优化设计

针对试验机机头改装过渡段结构的可优化空间,讨论了基于设计敏度和近似模型的结构优化流程。在保证过渡段各零件拓扑结构的基础上,将上述优化方法应用于过渡段主承力结构的尺寸优化中,在不降低结构强度、关键位置位移、稳定性、固有频率等关键指标上,使结构质量降低了19.76%,表明该优化方法切实可行,是进行后续试验机改装结构精细化设计的有效途径。

运输机外伸硬式桁杆系统控制律设计方法研究

对运输机上改装的外伸硬式桁杆系统,提出了一种控制律设计思路。通过风洞试验与力学分析建立飞机-桁杆系统耦合模型;在此基础上,通过特征根比对研究桁杆系统对原机飞控系统的影响,并对耦合模型进行降阶处理,建立了短周期模态结合桁杆系统运动模态的低阶模型;最后结合任务剖面特点,通过内环阻尼器结合外环PI控制进行桁杆系统姿态保持控制律设计,并进行仿真分析。结果表明桁杆系统不影响原机飞控系统正常使用;采用短周期模态结合桁杆系统运动模态的控制模型精度高,满足控制律设计要求;采用内环阻尼增稳结合外环PI控制的桁杆姿态保持控制的设计方法可行,具有重要理论参考意义。

基于Optistruct的云粒子组合探测器改装结构优化设计

针对云粒子组合探测器改装结构布局形式多、质量偏大等问题,对某试验机的云粒子组合探测器改装结构采用了拓扑-尺寸联合优化设计方法,探索改装结构的最优结构布局及最小质量尺寸。采用变密度法对改装结构进行拓扑优化,获得了最优的结构布局形式和最佳的传力路线;以最小质量为目标函数,在满足强度和刚度的约束条件下,对结构的厚度参数进行了尺寸优化,使结构质量减轻了22.33%,减重效果明显,验证了拓扑-尺寸联合优化设计方法在试验机改装结构设计的有效性。

基于STC单片机的飞机改装电缆地面导通装置设计分析

针对目前飞机改装电缆利用三用表进行地面导通工作时存在的不足和问题,开发了一种基于单片机的电缆地面导通装置。并且经过工程实践,该装置操作简单快捷,能够可靠实现飞机改装电连接器针脚并线检测,有效识别屏蔽漏接及屏蔽割伤短接等潜在故障隐患,大幅提升试飞改装工作效率。

一种新型机载270V直流稳压电源设计

270V高压直流电源因为其效率高、可靠性好、重量轻等诸多优点,目前已成为各种战机电气系统供电体制的首选方案。作为各种机载设备的前期试验平台——改装试验机,为了可以为其被试设备提供优质的电源输入,必须在机上加装相应的AC\DC电能变换器。文章即针对这一需求,提出了一种启动性能好、抗干扰能力强的270V直流稳压电源设计方案,并很好地满足了被试系统的用电需求。

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。

一种飞机水平测量标尺设计

针对大型飞机在水平测量及架水平称重过程中,遇到的人力资源不足、效率低、有安全风险的难点,设计出一套水平测量标尺,该工具极大程度提高了工作效率,保障了工作安全,减少了人力资源,为后续试飞任务提供了有力保障。

基于SVR多学科设计优化代理模型技术研究

为挖掘设计潜力,提高飞机设计质量,通过代理模型方法研究了多学科设计优化(MDO)。基于径向基函数模型,研究了一种新的代理模型技术--支持向量回归方法(SVR)。通过数值算例和某通用航空飞机多学科设计优化应用算例对支持向量回归方法的有效性进行了验证。研究结果表明,支持向量回归是一种比较有效的代理模型方法,在飞机多学科设计优化的理论研究和工程实践方面具有重要的参考意义。

结冰喷水机设计准则研究

首先,简要介绍了国内外飞机防/除冰技术的研究现状,以及结冰飞行试验的有关条例和规范;然后,对人工模拟冰云及结冰过程进行了分析,阐述了国外典型结冰喷水机的性能及特点;最后,总结了研制喷水机需要解决的关键技术,提出了国内结冰喷水机的总体设计准则。

阶层式三维形状环特征提取方法

针对已有的三维形状局部特征属性单一及缺乏空间结构信息的问题,提出了一种融合三维形状拓扑连接信息的阶层式特征提取框架,并得到具有平移不变性的三维形状环特征。首先,以三维形状底层特征提取为基础,进一步利用等测地线环的方式对特征点的局部区域进行建模,抽象出包含丰富空间几何结构信息的中层特征;然后,利用稀疏编码方式对中层特征进一步概括抽象,进而得到更具区分力和丰富信息的高层特征。将该高层特征与已有的尺度不变的热核描述子(SI-HKS)在三维形状对应和形状检索这两类任务中进行对比,该特征准确率分别提高了24.5个百分点和7.2个百分点。实验结果表明所提特征相较于已有的特征描述符具有更高的分辨率和识别度。

电子设备机载吊舱强度及模态分析

针对某型飞机设计了电子设备吊舱,运用有限元软件建立了吊舱的全尺寸有限元模型,在已知载荷下,应用PATRAN/NASTRA软件对吊舱强度进行了分析计算,并对吊舱振动特性进行了分析计算。结果表明,设计的吊舱结构布局合理,建模方法正确,吊舱结构传力合理,各部件强度、刚度满度要求,且不会发生共振。

Y-8结冰喷水机改装设计与实现

受自然条件限制,在我国进行飞机自然结冰试飞难度大,对人造冰云结冰试验技术的需求显得越发迫切。以Y-8飞机为平台,通过方案设计、桁杆系统与气水系统研制、机上集成改装、地面试验和飞行演示试验等完成了国内首架结冰喷水机的研制,为开展人工模拟结冰试验奠定了基础。

机载天线罩的强度及模态分析

针对某型飞机改装需求设计了机载天线罩,运用Catia建立结构的三维模型,利用Hyper Mesh建立有限元模型,基于Nastran对其进行仿真分析,并对天线罩的强度及振动特性进行了分析计算。结果表明,设计的天线罩结构强度、刚度满足要求,且不会与原机结构发生共振,为天线罩结构改装设计提供了参考。

基于位姿耦合及激光测距的飞机运行轨迹规划

传统轨迹规划方法实时性差、计算量大且容易出现局部最优现象,针对上述问题,在位姿耦合及激光测距基础上规划飞机运行轨迹。通过对偶数和旋量概念定义飞机刚体的对偶性算子,建立目标位姿耦合动力学模型,改进姿轨耦合控制器,提高轨迹规划精度;分析相位激光测距原理,获得测距方程;构建飞机与发动机数学模型,确立目标函数,将发动机推力、飞机迎角与平飞速度作为约束条件,确定目标点之间最佳访问顺序,通过SQP寻优方法,完成飞机运行轨迹规划。仿真实验证明,所提方法能够减少计算量,缩短运行路径,有效降低单位航程的燃油消耗,满足实时性要求,可以根据不同飞机飞行条件规划出最优轨迹。

Helmholtz腔-微穿孔板复合结构的吸声性能

针对微穿孔板的低频宽带吸声降噪问题,设计Helmholtz腔-微穿孔板并联结构,建立结构的声学有限元模型,基于声电类比法建立结构的理论模型;以300~1000 Hz的平均吸声系数为优化目标,采用两种优化策略对并联结构进行吸声性能优化,使得结构的吸声性能得到明显提升。最终得到厚度为50 mm,在345~1000 Hz吸声系数大于0.8的吸声结构。通过光固化打印、激光打孔制造实验样品,利用驻波管对样品的吸声性能进行测试。实验结果表明,并联结构具有优良的低频宽带吸声性能。