突破技术趋同,波音再现竞争优势--对大型飞机研制技术的战略性分析

波音公司面临着来自空客公司的巨大挑战,企业战略性创新才是公司成功的关键。为此波音公司的全部战略性研究集中在扩大产品的差异性上,体现在3个方面:电子化(e-Enabled)运营环境、整体复合材料机身部件的制造技术和支持波音787客机的全球协同环境(GCE)。

基于ADAMS/Aircraft的大型飞机起落架动态性能仿真分析

首先利用ADAMS/Aircraft建立了支柱式起落架虚拟样机模型及全机虚拟样机模型,对建立的起落架缓冲系统进行了受力分析。应用以上建立的模型,分别进行了主起落架落震仿真试验和全机着陆动力学仿真试验,并分析了仿真试验结果。仿真结果表明所设计的起落架能够满足飞机着陆性能的要求。

CJ818大型飞机开口结构设计

为了让操纵杆、液压管路、电缆束等元件通过,经常需要在飞机结构的壁板、腹板上开口,此外,还有窗口、舱门、维修口等,因此飞机结构的开口设计是不可避免的,特别是大型飞机的结构开口问题更加突出。因此,对于大型飞机的开口结构,如何进行加强、设计出高效的加强结构,以确保结构的内力传递,满足强度和刚度的要求就显得尤为重要。总结了飞机开口结构形式,补强形式,并结合结构强度校核原则及主动结构刚度设计的结构设计理念和设计方法,给出了飞机开口结构的设计方法与模拟研究。

基于机动襟翼的大型飞机直接升力控制方法

分析当前大型飞机着陆过程安全性低、精度差的原因,提出采用机动襟翼提供直接升力控制的飞机着陆纵向控制方案,设计采用迎角、空速、升降速度、升降加速度反馈及PID控制的综合着陆纵向解耦控制结构,使飞机实现着陆纵向轨迹和姿态的准动态解耦控制,并且使着陆轨迹控制和姿态控制均达到动态性能要求,从而提高飞机着陆的安全性和着陆精度。采用基于遗传算法的优化过程,实现对多通道多参数着陆纵向控制律的优化设计。对某大型飞机进行了着陆纵向控制律设计及仿真分析,表明所采用的着陆纵向控制方案可行,所设计的控制结构能够保证大型飞机的着陆安全,并提高了着陆精度。

大型商用飞机协同研制中的费用及进度管理

大型商用飞机具有设计难度高、研制周期长、项目风险大的特点,采用多家单位联合的方式进行研制是必然趋势。在分析波音、空客的协同管理成功经验的基础上,对商用飞机的协同研制管理存在的费用进度收益进行分析,并对我国大型客机研制中的协同环境下的费用和进度管理问题进行了探讨。

大型飞机的PHM健康监控技术研究

随着各种大型复杂系统性能的不断提高以及复杂性的不断增加,大型民用客机的安全性和可靠性显得尤为重要,系统的可靠性、故障诊断和预测以及维修保障等问题越来越受到人们的重视,所以要对飞机复杂系统可能出现的灾难性事故进行监视、控制和分析评定。目前,对于大多系统的维修仍以定期维护为主,这种方式不仅耗费资源,且效率低下。阐述大型飞机的PHM(Prognostics and Health Management)概念,借助各种数据处理技术来诊断系统自身的健康状态,并在系统故障发生前对其进行预测,重点讨论了PHM技术在大型飞机的技术应用。

综合模块化航空电子软件适航方法研究及其在CJ818飞机上的应用

在航电系统开放系统架构和综合模块化的思想指导下,航电系统的集成度越来越高,具体构型实现表现为IMA(综合模块化航空电子)核心处理系统加高速网络(AFDX)的形式。其中核心处理系统由多个LRM(外场可跟换模块)通用处理模块组成,通过软件高度集成实现飞行管理、中央维护、座舱显示、通信导航管理等功能。由于其软件功能高度集成、结构复杂、软件规模庞大,其适航过程复杂性上升。参照ASSAC、ARINC653等标准介绍了当前IMA软件技术的最新动态并对其开放式的架构深入研究,并根据RTCADO178B等已有的软件安全适航性认证规定,阐述了针对复杂航电软件的安全适航过程的方法,此方法在CJ818飞机核心综合处理模块软件的模拟设计过程中得到了应用。

大型飞机超临界翼型设计与优化

从初始翼型开始,利用型函数生成几何扰动量叠加到基本翼型表面,以型函数的权系数为设计变量,对翼型进行优化设计。在ISIGHT平台下集成以下三个模块:利用C++语言编写一个翼型关键点生成程序,来实现优化参数的计算;将生成的翼型数据点,调用并导入到GAMBIT内,由GAMBIT生成网格后结束GAMBIT;调用FLUENT对GAMBIT生成的网格进行流场计算;最后应用ISIGHT优化算法库中的遗传算法对FLUENT的计算结果进行分析,实现整个优化流程的自动化。以CJ818飞机为例,采用超临界翼型作为初始翼型,应用上述方法进行优化,结果表明此方法能设计出符合条件的基本翼型,有一定工程应用价值。

世界大型商用飞机飞控技术演变与发展分析

空客A320首次采用电传飞控系统之后,在新的民用飞机设计中,电传飞控系统成为飞行控制系统的唯一选择。而飞控计算机作为其核心部分,必须具有高度的安全性和可靠性。介绍波音和空客两大公司系列飞机的典型电传飞控系统,并进行了分析比较,最后陈述了其发展趋势。

CJ818飞机座舱显示的合成视景系统研究

所谓合成视景系统(Synthetic Vision System,简称SVS),就是通过地形数据、飞机位置、航向和姿态信息等,对飞行航迹、趋势矢量和周围环境进行描绘,改进飞行员情境意识,从而提高安全性,降低可控飞行撞地的可能性,并可减轻飞行员的工作量,降低飞行员手动操纵误差[1]。分析了应用于CJ818飞机的SVS系统基本结构、工作原理、系统软硬件以及数据库方面的问题,探讨了SVS系统的可认证性能,最后对目前SVS系统的研发和应用情况作了介绍。

CJ818飞机无线电通信、导航、监视综合系统

国外最新民航客机如B787和A380的航电系统设计多采用模块化和综合化的思想。民航飞机的无线电通信、导航、监视(CNS)系统可实现飞机与外界信息交流的功能,例如语音通信、卫星导航和配合空中交通管制等。我国大飞机项目启动后,在与民航飞机相关的各个领域内实现技术突破、建立拥有我国自主知识产权的产品线成为一项重要的工作内容。介绍一种用于CJ818飞机上的无线电通信、导航、监视综合传感系统,该系统具备模块化、综合化的特点,可提高系统的可靠性和降低生命周期成本,符合民航飞机安全性、经济性的要求。

航空发动机叶片颤振机理探究

航空燃气涡轮发动机中,由颤振引发的叶片疲劳失效是导致发动机机械故障的主要原因之一。为了研究叶片颤振这一非定常气动现象,在能量法的基础上采用弱耦合的计算方法,模拟了发动机风扇叶片在不同转速和不同出口反压条件下的振动,得到了叶片的颤振边界。其中流场与叶片建模用到三维线性插值法转化振动位移,流场动网格建模用到了多层动网格技术。计算表明,叶片表面气动功的分布与叶栅内的激波分布有很大的关系,激波在叶栅通道中的振荡是引起叶片颤振的原因之一。激波在叶栅中前后振荡,使得叶片表面上单位面积做正功的区域发生变化。做正功的区域扩大时,叶片表面气动功绝对值减小,从而气动阻尼比减小,更靠近颤振边界。

AFDX总线网络在CJ818飞机设计上的应用

以介绍我国"大型飞机重大科技专项"的立项和航空电子系统的发展为背景,描述了几种航空电子网络互连技术的发展和特征,并对美国ARINC664标准规范所阐述的航空电子全双工交换式以太网(AFDX)协议及关键技术做了简要提炼,及对AFDX在当前民用飞机航空电子网络的应用状况和特点予以描述。在此基础上提出了CJ818飞机的综合模块化航空电子系统网络架构的初步设计构想和工作原理,说明其作为"先进综合式"系统所具备的特点,总结了国内在航空电子研究领域内存在的差距。

主动结构刚度设计法在CJ818飞机设计上的应用研究

在飞机结构设计过程中,相对于结构强度设计而言,结构刚度设计的指标通常不太明确,只是一些定性的指标,而结构刚度设计又在飞机设计过程中占有举足轻重的地位,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。主动结构刚度设计法的应用将有效地缩短研制周期、减少研制费用,提高飞机可靠性。从结构刚度设计的角度出发,分析了CJ818飞机结构刚度设计方面的问题和特点,讨论了以往被动的结构刚度设计理念和方法中存在的问题,以实际工程应用为出发点,提出了主动结构刚度设计的结构设计理念和设计方法,给出了大型客机主动结构刚度设计方案的分析过程。

CJ828大型客机三维机织复合材举翼梁设计研究

根据三维机织复合材料出色的整体性能、较高的损伤容限、显著的抵抗裂纹扩展的能力以及良好的可设计性，结合飞机结构设计原则，设计CJ828三维机织复合材料翼梁，初步确定了翼梁各部位参数值，然后建立有限元模型，重点进行了静力学与模态分析，其结果为后续工作提供了一定的参考。

大型客机超临界机翼气动优化设计

超临界机翼在方案设计阶段要估算机翼面积并初步确定机翼平面形状。当进入详细设计阶段时，必须仔细考虑机翼的几何参数，以便得到对于规定任务的最佳平面形状和弯扭配置。机翼设计时不能和飞机的其他部件分开进行独立考虑，但是在设计的初始阶段，只需要抓住最主要的几个机翼参数，进而在后期设计中，再详细考虑飞机方案和技术之间要涉及的全部因素。

CJ828飞机地空数据链系统设计与实现

在分析现有地空数据链体系结构及其应用的基础上，给出了CJ828大型客机地空数据链系统的设计方案，重点对通信管理功能CMF进行分析，采用双协议栈（Dual—Stack）方式构架CMF，并在此基础上给出了CJ828大型客机数据链子网相应的技术指标。

基于iGPS的飞机部件对接技术研究

数字化测量技术是实现飞机高质量、高效率自动对接的基础。iGPS具有多点同时测量、测量范围大、可扩展性强等优点,可以为飞机部件对接提供全局性、实时性的位置姿态信息,是实现飞机部件自动化对接数字化测量和定位的有效手段。针对将iGPS引入飞机部件对接环节所面临的问题,概述基于iGPS的飞机部件对接系统的组成和工作原理,提出系统所面临的实时测量、坐标系统一、位姿比对、调姿轨迹规划等关键技术,并根据现有算法给出相应的解决方法。以ARJ21翼身对接作为应用实例,验证了系统各关键技术解决算法的可行性。

飞机电动滑行系统驱动特性及节能减排性能分析

针对某中程飞机设计了基于主起落架机轮驱动的飞机电动滑行系统(AETS),并对其进行了仿真分析。利用MATLAB/Simulink对AETS进行了建模,分别构建了驱动电机模型、机械系统模型和排放性能评估模型;在此基础上进行了驱动能力、稳定性及节能减排性能的仿真。结果表明:所设计系统驱动能力良好,稳定性优异,节能减排效果明显。利用所设计系统驱动目标飞机在地面上滑行最大速度可达4.91 m/s,基本满足滑行要求;当外在负载波动时,其滑行速度能够平稳调节;在相同条件下,当滑行距离为1500 m时,利用AETS代替主发动机驱动飞机滑行可节省燃油75%以上,减排CO、HC、NO_X等有害气体67%以上。

涡流阵列无损检测技术在大飞机中的应用

涡流阵列检测技术作为一种高效无损检测方法,具有容易实施、检测速度快、对表面及近表面缺陷非常敏感、无需除去表面涂层等优点,广泛用于飞机蒙皮和机身结构件的裂纹、腐蚀等缺陷的检测。阐述无损检测技术在飞机设计、研制生产及使用过程中的应用,采用OmniScan_ECA涡流阵列仪对飞机上使用的高强度钢和铝合金材料的萌生裂纹及内部缺陷进行了检测,确定出埋藏缺陷的大小以及具体的位置和深度,为飞机部件制造中新制品的验收、材料工艺缺陷进行检测,进而为评价结构完整性以及分析材料变形和断裂机制与力学行为提供参考。