结构动力学在飞机设计中的应用技术研究

针对飞机设计中几个结构动强度问题 ,通过应用结构动力学理论、有限元方法和地面共振试验 ,提出了解决飞机外挂重心距挂点距离太大 ,对着陆安全带来潜在危险的关键技术和有效途径。

基于虚拟样机的飞机总体设计环境的体系研究

提出了综合集成飞机总体设计过程中所使用的不同学科专业的各种设计分析工具、创建基于分布式技术的网络化飞机总体设计工作环境、利用虚拟样机进行飞机总体设计的概念。定义了应用于飞机总体设计过程中的虚拟样机的概念,并分析了它与数字样机、CIMS等概念之间的区别和联系。以此为基础确立了飞机总体虚拟样机设计环境的分布式系统体系,设计了系统的逻辑结构和框架,规划了设计环境中的工作流与数据流,完成了各种相关技术在系统开发中所处层次地位的分解,提出了利用智能体/代理进行飞机设计工具集成的途径,分析了基于虚拟样机的飞机总体设计模式。最终构建了设计环境的原型系统,实现其正常运转。

飞机座舱盖热疲劳试验台设计研究

建立了座舱盖热疲劳试验台试验段流动及换热计算模型,并通过与试验结果的对比及分析,验证了模型的正确性。基于大量数值计算结果及分析提出了座舱盖导流罩型面新的设计思想和设计方案,采用根据该方案修改的导流罩外形,解决了试验中座舱盖前后缘温差超标的问题。

双电压航空永磁同步发电机设计研究

利用磁路计算法设计了一台双电压航空永磁同步发电机,电机指标达到设计要求。并利用有限元法分析了发电机在稳态、动态输入及动态输出等不同工况下电机电压及电流的变化情况。研究对于提高双电压航空永磁同步发电机设计水平,掌握双电压航空永磁同步发电机的运行特性有着重要的意义。

隔板构型对超声速混合层流动及混合特性的影响研究

为进一步揭示超声速来流下混合层流场演化过程物理机制,采用高精度计算方法对超声速来流下混合层流动及生长特性开展数值研究。首先,采用经典算例深入验证了本文所发展计算程序在复杂流场预示方面的精度和可靠性。然后,对四种不同构型隔板下混合层流动及生长机制进行了深入分析。研究结果发现,在典型隔板构型中引入凹腔、楔形角及凸台结构后,整体流场结构变得更为复杂,且诱发了更为剧烈的混合层的涡卷起、配对、合并、旋转等流体物理现象。在典型隔板工况中混合层出现了再层流化现象,而引入凹腔、楔形角及凸台结构后能够有效抑制混合层出现再层流化现象。此外,所有隔板构型工况下湍流转捩区雷诺应力均出现了“多峰值”现象,但典型隔板工况的混合层附近的湍动能明显小于其余工况,同时,典型隔板工况的雷诺应力峰值与分布范围明显小于其余工况。就本文研究工况而言,在出口处楔形角隔板工况的混合效率最高,为0.050;同时其混合层厚度也最大,达到27.9 mm;但楔形角隔板工况的总压损失也最大,为0.22。

美国能量优化飞机设计方法与关键技术

随着功能的增强,现代作战飞机将面临严重的功率和热耗问题。美国为解决这这一问题开发了综合飞行器能量技术(INVENT)计划,提出了能量优化飞机(EOA)概念。针对INVENT计划,介绍了背景、发展规划及EOA的主要目标。通过建立"从头到尾"(tip-to-tail)模型,分析了飞机系统能量设计的重要方法-MRIP,阐述了EOA设计时的关键技术。

面向飞机研制生产全局变更的数据集成架构研究

飞机研制生产数字转型发展需要建立跨越全生命周期和全产业链的、以物料清单(Bill Of Material,BOM)为核心的产品数据管理体系。在飞机研制过程中,多变的用户需求、精进的制造技术使得工程更改成为当代航空企业一项重要的业务活动。结合航空装备研制特点,针对当前研制体系要素不全、流动单向、串行为主和数据多源的痛点问题,提出了基于双BOM基础结构的多视图物料清单(xBOM)体系及数字化协同平台架构,突破全局更改核心关键技术,实现基于统一产品分解结构(Product Breakdown Structure,PBS)的多源数据集成、基于单数据源的数据分析及更改全生命周期监控,为航空装备研制能力提升提供了可供参考的最佳实践案例。

李文正 飞机设计专家

您多年从事飞机设计工作,请您谈一谈随着技术的发展我国飞机设计水平取得了那些突破以及与国外航空工业大国相比,我国在飞机设计上存在哪些的差距.

反四手性负泊松比蜂窝面外双曲变形研究

针对反四手性负泊松比蜂窝面外变形快速求解问题,提出了一种利用数值拟合进行快速求解的方法。首先利用有限元分析软件对蜂窝的面外变形进行了求解,把结果数据分为训练数据及验证数据;然后使用最小二乘法对求解结果拟合,针对蜂窝面外变形的特点及量纲分析,构造了一个3参数的拟合方程,得到蜂窝对称轴上的拟合曲线。接着对求解结果及蜂窝尺寸参数进行二次拟合,得到蜂窝尺寸和变形曲线的关系,然后利用该关系对其他尺寸下蜂窝的变形曲线进行预测,并与验证数据进行对比。此后,对两段式非均匀蜂窝的面外变形也进行了仿真求解,利用均匀蜂窝的拟合结果及Logistic函数构造拟合函数进行拟合,并用拟合结果在其他尺寸下蜂窝的变形与验证数据进行对比。结果表明,拟合方程预测结果与仿真结果吻合良好。该数值方法可以运用于反四手性蜂窝变形预测与设计。

硬膜缓蚀剂对钛合金紧固件电偶腐蚀的防护作用研究

目的 研究YTF-3硬膜缓蚀剂对由TC4螺栓、不锈钢螺母、7050铝合金及TC4钛合金夹层板组成的组件电偶腐蚀的影响作用。方法 利用硬膜缓蚀剂对钛合金紧固件和夹层板进行整体腐蚀防护处理,并通过盐雾加速腐蚀试验。将齿轮槽螺栓与无耳托板自锁螺母安装连接后,进行自然环境加速腐蚀试验,腐蚀后对螺栓螺母以及夹层板的腐蚀情况进行拍照检查,采用图像处理方式对腐蚀情况进行评价,并通过室温拉伸试验对钛合金螺栓腐蚀前后的力学性能情况进行对比分析。结果 经过腐蚀试验后,TC4螺栓和铝合金组件刷涂缓蚀剂区域比未刷涂缓蚀剂区域的平均腐蚀面积要小。不锈钢螺母与TC4钛合金组件刷涂缓蚀剂区域出现明显褶皱和破损现象。对比了试验前后钛合金螺栓的最大拉断载荷,发现降幅仅为0.5%。结论 铝合金夹层板会遭受电偶腐蚀,而YTF-3缓蚀剂可以有效隔绝腐蚀介质渗入固定间隙,大幅缓解电偶腐蚀,而钛合金螺栓在加速腐蚀试验中并未发生明显的腐蚀,并且力学性能无明显改变。

单组分耐高温糊状胶粘剂的固化工艺研究

以J-481单组分耐高温糊状胶粘剂为研究对象,采用差示扫描量热分析仪检测了J-481胶粘剂的放热曲线。利用流变仪考察了胶样的黏-温曲线和不同升温工艺下的黏-时特性,分析了不同固化工艺下胶接试样的粘接强度、不同胶层厚度的胶粘剂在不同固化工艺下固化后的实物状态。研究结果表明:J-481胶粘剂的黏度、固化程度和粘接性能受固化机制影响明显,升温过快造成黏度增长迅速、热量积聚引起厚胶层试样爆聚烧蚀,固化温度不足则导致粘接强度下降。采用120℃/3 h+180℃/1 h梯度升温固化,所有厚度(0.3~5 mm)的试样均可以正常固化,未出现爆聚烧蚀现象,更适合实际工况的应用。对比120℃/3 h+180℃/1 h和180℃/3 h两种固化条件下的固化度以及粘接不同基材的粘接强度,发现采用120℃/3 h+180℃/1 h梯度升温固化机制,能够确保J-481胶粘剂粘接不同基材均达到优异稳定的粘接性能。

多机任务分配与路径规划协同优化法研究

针对多无人机执行多目标协同侦察的任务需求,提出了多机多目标任务分配与路径规划的协同优化方法。以单亲遗传算法(partheno genetic algorithms,PGA)为基础,基于Dubins曲线构建了与实际路径代价相结合的代价函数;为进一步减小计算量,提出了基于无人机探测距离的聚类算法,将生成的聚类点作为无人机新的航路点。仿真结果表明:在考虑禁飞区域以及侦察点繁多情况下,该算法能够有效完成无人机的侦察任务分配并同时形成初步航路,提高了任务分配的合理性和收敛速度,并降低了全局代价。

航空机载设备寿命试验设计

航空机载设备的类型多、故障模式复杂、寿命验证周期长、翻修经费高,且容易集中爆发寿命问题。针对航空机载设备大量存在的“内场考核通过,外场故障频发”的情况,系统总结了寿命试验设计过程中存在的问题,包括施加应力类型不全面、分散系数不够等,针对性提出了基于机载设备耐久性机理分析的寿命试验设计方法,解决全寿命周期敏感应力/耗损性失效机理识别、多应力综合的寿命试验载荷谱制定和基于可靠寿命的试验验证/评估等技术难题,完成了寿命试验规范化设计工作。

基于双向优化策略的航空发动机多变量加速控制规律优化研究

针对航空发动机传统加速优化采用并行优化方法,未能有效利用燃油与几何变量的配合作用,提出了一种基于双向优化策略的加速控制规律优化方法。并行单向优化方法中的目标函数集中在发动机当前性能上,燃油的主导作用限制了紧贴约束边界优化过程几何变量的调节范围;而几何变量是通过增加空气流量、提高旋转部件效率等措施改善燃油流量的变化速率来间接提高发动机加速性能。因此,双向优化策略根据控制量在提高加速性作用方式的不同,将多变量并行优化分解为燃油单变量和几何多变量优化,并分别采用不同的目标函数,通过确定的加速燃油控制规律正向优化几何加速调节规律,然后根据几何调节规律反向求解加速燃油控制规律。仿真结果表明:在正向优化过程中,喘振裕度不再紧贴约束限制线,优化后的加速时间从4.44 s缩短至3.32 s,双向优化策略的加速时间优于传统并行方法,且优化出的多变量控制规律更平稳,更便于线性化。

面向情报感知的领域知识图谱构建研究与应用

[目的/意义]情报感知作为情报工作的核心环节之一,大数据时代如何运用智能化手段进行有效情报感知,为情报需求者提供线索指引、关系决策的“恰当信息”是当前情报工作面临的巨大挑战。[方法/过程]文章立足情报感知理念,借助自然语言处理技术与专家经验,设计并实践了一套完整的面向情报感知的国防武器装备领域知识图谱构建模式,开展了领域知识感知、语义智能检索、可视化感知与情报线索溯源等情报感知应用能力开发。[结果/结论]研究成果为科研人员提供了多维度的智能化情报感知服务,并取得了一定成效。

一种面向飞机制造和维护的质量风险识别与评估方法

各飞机制造厂一直在努力减少飞机制造与使用维护过程中的质量安全事件。单纯使用生产制造阶段的过程故障模式影响分析(PFMEA)方法进行质量风险识别与评估时,存在分析不包含飞机使用维护过程、失效模式识别率和准确性不高、建议措施不完善等问题。针对上述问题,提出质量风险识别与评估方法,将制造过程PFMEA范围拓展到使用维护过程,并以设计故障模式影响分析(DFMEA)作为PFMEA的输入,以扩大分析范围,改善失效模式的识别率和准确性;使用树形分析图方法对风险控制措施进行覆盖性和重复性分析,获得完整、最简措施集。使用该方法对某液压系统一根液压泵循环散热导管进行分析,结果表明:本文提出的方法可以更全面、更准确地分析飞机制造与使用维护过程中的质量风险,获得更为优化的质量风险控制措施集合。

TC4钛合金恒定高温和高低温环境下疲劳性能研究

目的 研究TC4钛合金在恒定高温和高低温环境(25~390℃)的疲劳性能。方法 分别开展恒定高温和高低温环境的疲劳试验及断口分析,研究材料在2种环境下的疲劳性能差异及温度效应机理。结果 当温度从25℃升高至390℃时,TC4钛合金恒定温度的疲劳性能在短寿命段(N<106循环)逐渐降低,疲劳性能在长寿命段(N>106循环)呈非线性的变化趋势,先降低、后升高。通过断口分析发现,氧化现象随着温度升高和试验时间变长越来越明显。同一应力水平下,高低温环境疲劳试验的疲劳寿命介于最高温度和最低温度疲劳试验的疲劳寿命之间。结论 当温度处于25~390℃时,温度和氧化现象同时影响着TC4钛合金的疲劳性能。温度升高使材料的疲劳性能下降,高温环境生成的保护性氧化膜提高了材料的疲劳性能。钛合金的高低温疲劳寿命可以用等效恒定温度的疲劳曲线来预测,并有较好的预测精度。

某飞机系统故障率敏感性分析研究

目的解决某飞机系统针对不同服役阶段和使用环境的故障率敏感性分析问题,发现影响系统故障率的重要因素。方法结合Sobol方法和Kriging模型,发展一种适用于某飞机系统的故障率敏感性分析方法。该方法通过收集该飞机系统在不同使用年限和使用环境下的故障率数据,并将其作为训练样本训练Kriging模型成为满足系统故障率预测要求的黑箱函数,然后利用训练好的Kriging模型预测敏感性分析所需的样本故障率。结果利用该方法对某飞机子系统进行了故障率敏感性分析,给出了影响系统故障率的各变量的主效应及全效应指标,发现平均温度和平均湿度为影响该系统故障率的重要因素。结论该方法可以更加高效地计算故障率影响变量的敏感性指标,并给出相对重要度排序,可为飞机系统的故障预防、故障诊断和故障维修提供依据。

某型灭火飞机水箱晃动结构动响应分析

灭火飞机工作过程中,灭火剂晃动会对水箱结构造成冲击及影响飞行稳定性。针对该问题,以某型灭火飞机水箱为研究对象,基于LS-DYNA建立FEM-SPH的流固耦合仿真模型,开展水箱灭火剂晃动的仿真分析。研究飞机在起飞阶段,不同充液时水箱结构的动态响应、液体重心变化大小及防晃板的抑制作用,为该型飞机综合航电灭火平台基本型水箱设计提供有效的计算分析数据及优化建议。