飞机智慧座舱发展技术研究

未来飞机座舱智慧化转型是必然趋势,研究飞机智慧座舱发展技术能够为未来飞机智慧座舱的设计提供参考支撑。本文探讨了智能与智慧的区别,提出了飞机智慧座舱的概念与设计内涵,总结出深度感知与沉浸式交互、类人的认知及开放性与个性化定制服务的智慧座舱功能设计要素;梳理了发展飞机智慧座舱亟需解决的五项关键技术:多维度深度信息感知与融合技术、先进信息显示技术、沉浸式自然交互技术、智能态势认知技术、多智能体自主适应技术。通过关键技术的分析对未来飞机智慧座舱的发展提出了新的思考。

飞机操纵面数字化互换性设计

随着数字化装配技术的逐渐成熟和推广应用,适应数字量传递的互换性设计对于提升飞机操纵面设计效率、稳定装配质量和降低维护成本具有现实意义。以飞机操纵面的互换性设计为研究对象,针对互换性的要求分析设计要点,建立与数字化装配相协调的互换性设计流程;从操纵面的构型特征角度分析互换性设计的结构元素;提出实现操纵面互换性的技术途径,给出相应的参考指标;以某型飞机的副翼为例,对其进行互换性分析和设计,并通过实际装配进行检验。结果表明:本文建立的操纵面互换性设计流程合理可行,能够满足互换性要求。

基于层流机翼的增升装置设计研究进展

层流机翼的增升装置设计可以起到减阻和降噪的作用。将低阻的层流区域与高效的增升装置相结合,通过采用有效的外形设计和恰当的结构选型,可以实现巡航时层流区域的扩大、起降时增升效果的提升,并显著降低机体噪声。本文根据绿色航空的发展需求,分析了层流机翼和增升装置的技术特征,阐述了在层流机翼状态下增升装置的设计方法,系统地介绍了结构外形、运动机构和辅助装置等的应用现状,在此基础上综述了实现增升装置适应性调整所需要重点研究的技术内容,给出了层流机翼增升装置的未来发展方向和思路。

民用飞机铰链运动机构维修间隔制定研究

铰链机构是民用飞机中一种被广泛采用的运动机构,其维修间隔的合理制定对于保障飞机安全、经济运营起到重要作用。通过对MSG-3、适航条款和国家军用标准中相关内容以及维修间隔的影响因素进行详细分析,提出民用飞机铰链机构维修间隔的制定流程,并以某型飞机襟翼铰链机构维修间隔制定为例进行验证。结果表明:本文提出的制定流程可行,为飞机铰链机构的维修间隔和维修大纲的合理制定提供了依据;该铰链机构的偶然损伤和环境损伤的检查门槛值、重复检查间隔均为5个日历年,疲劳损伤的检查门槛值为24000 fh,重复检查间隔为14400 fh。

民用飞机舱门试验研究综述

舱门是飞机结构的重要部件,舱门试验是验证舱门设计满足可靠性、安全性、适航要求的重要手段。民用飞机舱门试验包括设计验证试验和适航验证试验,结合民用飞机舱门研制的经验和教训,本文研究总结了舱门研制过程中,应当开展的试验项目和内容,指出了试验的试验目的、试验意义和开展试验的必要性,给出了试验台架设计建议。本文研究对于舱门满足功能、性能等设计要求、使用要求、持续适航要求以及在设计阶段制定合理的试验规划,具有一定的参考价值。

民用飞机襟翼下沉铰链机构维护成本分析研究

民用飞机襟翼下沉铰链机构是一种被广泛采用的收放运动机构,其维护成本对运营经济性影响较大。针对民用飞机襟翼下沉铰链机构维护成本预计与实际运营差距较大的问题,基于MSG-3(Maintenance Stee ring Group 3)分析法提出一种维护成本预计方法。以损伤容限分析结果为参考数据,通过MSG-3分析得到襟翼下沉铰链机构的检查方法、门槛值和检查间隔;根据维护任务的性质和来源,建立直接维护成本预计模型,对襟翼下沉铰链机构维护成本进行预计;以具体机型的襟翼下沉铰链机构为例,验证维护成本预计方法的可行性和有效性。结果表明:本文提出的维护成本预计方法能够较为全面地预计机体结构维护成本,相对其他方法更贴近实际运营。

复合材料层合板单搭接机械连接横向力研究

在复合材料单搭接连接结构中,由于载荷的偏心作用,在搭接处产生沿板厚度方向的横向力,使得接头产生横向位移并使螺栓偏转。采用试验及有限元方法对复合材料双钉单搭接机械连接中螺栓、螺母在静载荷作用下的应力进行研究,并进行结果分析。结果表明:单搭接中偏心矩在螺栓上的螺纹位置产生较大的应力,使螺栓发生断裂破坏;在螺母中产生较大的弯曲应力,使螺母发生破坏;在连接区两端对层合板施加横向约束能够有效降低螺栓、螺母中的应力幅值;计算结果与试验破坏模式吻合。

选区激光熔化精密成形轻质镁合金的研究进展

选区激光熔化成形作为一种新兴的增材制造工艺,可以实现轻质镁合金复杂构件的一体化精密成形。由于镁合金的化学性质活泼,镁合金的选区激光熔化成形相较于其他合金系更具挑战性,沉积构件的强度、塑性、韧性等力学性能指标整体偏低,抗腐蚀性能整体偏差,所以还需进一步提升其综合性能并拓展镁合金的应用领域。综述了近年来国内外关于镁合金选区激光熔化成形方面的研究,为镁合金的精密一体化成形提供相应的理论基础和指导策略。首先阐述了该新兴工艺的原理及特点,基于镁合金熔沸点低、饱和蒸气压高等特点,综合探讨了微裂纹、孔隙和杂质等缺陷的形核原理,提出了相应的缺陷控制策略。对沉积试样的微观组织进行了分析,并与传统工艺进行了比较,并基于此讨论了合金成分微调控和镁基复合材料这2种实现成分微调控的主要方案。最后结合热处理、热等静压等后处理方式调控微观组织,并对采用摩擦搅拌、激光冲击强化等强化工艺结合选区激光熔化的复合增材制造工艺在线闭合缺陷、调控微观组织等技术进行展望,希望可以进一步提升镁合金的综合性能,促进镁合金更广泛的工程应用。

复合材料加筋壁板压缩稳定性工程算法验证研究

复合材料加筋壁板的主要失效模式是丧失稳定性,为确保其结构安全同时有效降低结构重量,有必要对其稳定性校核时的边界条件和蒙皮受载边宽度选取进行系统的研究。通过对两种边界条件、三种蒙皮受载边宽度选取进行研究,提出考虑长桁影响的蒙皮受载边宽度选取方法,进行加筋壁板稳定性计算,将计算结果与试验结果进行验证。结果表明:边界条件选取四边简支,蒙皮受载边宽度选取考虑长桁影响的工程稳定性计算方法准确度最高,计算结果与试验结果最小偏差0.29%,最大偏差7.16%,且全部低于试验值;该方法用于结构强度稳定性校核是安全可靠的。

剪切载荷下圆形和菱形开口层压板承载能力对比研究

基于剪切载荷工况,采用试验和数值计算模拟方法研究含圆形开口、菱形开口复合材料层压板承载能力及其失效模式。研究结果表明:层压板重量相同、开口可达性相同和铺层角度信息相同的前提下,菱形开口层压板承载能力大于圆形开口层压板承载能力;基于非线性连续介质损伤力学(CDM),采用最大应变失效准则预测纤维损伤、三维非线性Puck失效准则预测基体损伤,构建含开口层压板三维有限元模型并进行数值计算模拟,通过与试验结果对比,表明该模型能有效预测含开口层压板承载能力及其失效模式。

复合材料机械连接层合板孔边应力集中研究

为在设计复合材料机械连接时有据可循,采用有限元分析方法,对复合材料机械连接层合板进行分析,给出正交异性带孔板相对边距H/d以及相对宽度d/B对孔边应力集中的影响,结果表明:H/d及d/B对孔边应力集中因子的影响较大;随H/d的增加,最大环向应力集中因子Kmaxσθ减小,而径向最大应力与挤压应力比Krd变化不大;当复合材料板的宽度减小时,环向最大应力与挤压应力比Kσd增大,而Krd几乎不会随d/B的改变而改变,但径向应力的分布会因孔外形的变化而产生明显的差异。为复合材料机械连接设计提供了一定的参考。

拓扑结构对二维手性负泊松比结构抗冲击性能的影响

柔性材料实现可变形机翼技术对柔性材料力学性能要求较高,现有对于手性结构作为柔性材料驱动可变形机翼的研究以线性小变形为主。为了探究大变形条件下手性结构的力学性能,以三韧带手性、三韧带反手性、四韧带手性、四韧带反手性、六韧带手性的负泊松比结构为研究对象,基于蜂窝结构力学理论,对比分析拓扑结构和胞元几何参数对理想塑性材料本构模型的手性负泊松比结构面内压缩吸能特性的影响。结果表明:手性结构的弹性模量、平台应力和吸能能力与胞元参数α成反比,与胞元参数β成正比;拓扑结构对手性结构吸能特性影响明显,即具有相同单胞几何参数的手性结构吸能能力随着韧带数量的增加显著增强。

激光冲击强化对7050-T7451铝合金凹槽结构疲劳寿命的影响

研究了激光冲击强化对7050-T7451铝合金凹槽结构疲劳寿命的影响。采用45°激光入射角对应力集中R区进行冲击强化,其余区域采用90°激光入射角冲击。随后对强化后和未强化的实验件分别进行拉-拉疲劳实验。结果表明,在置信度99%情况下,经强化的实验件比未经强化的疲劳寿命提高1.566~2.725倍;激光冲击强化处理后,断裂部位远离凹槽R区。激光冲击强化对凹槽强化效果明显。

蜂窝夹层结构弯曲性能测试方法的离散度分析

在对蜂窝夹层结构弯曲性能的测试中,由于测试方法的不同,存在数据离散度较大,造成可信度降低的情形,不利于对结构真实性能的评估。应用弯曲测定方法(ASTM方法)、弯曲性能均值法和侧压法对蜂窝夹层结构进行弯曲性能研究,对比数据的离散性差异,评定三种测试方法的有效性;通过对试验件的测试和分析,获得蜂窝夹层板的弯曲性能数据。结果表明:按ASTM方法测定的弯曲性能数据,离散系数大于0.1,无法体现测试结果的真实性;按弯曲性能均值法将蜂窝芯剪切模量代入关系式求解夹层结构的弯曲性能,离散系数小于0.09,结果可信;按GB/T 1454—2005侧压法测定夹层结构的侧压模量,其结果低于弯曲方法测定值,考虑面板自身的刚度影响,侧压方法的结果真实性更高,离散系数小于0.07,可信度进一步提高。

基于载荷共享理论的多传力路径耳片可靠性研究

飞机结构检查周期的制定需要保证结构在服役期间具有一定的可靠性,但多传力路径耳片结构中各层耳片的失效存在相关性,传统的并联系统可靠性分析方法已经不适用于该结构的可靠性分析。为解决这一问题,基于载荷共享并联系统提出了一种多传力路径耳片结构的可靠性建模方法。首先,基于载荷共享并联系统的基础理论和耳片设计准则,确定了多传力路径耳片结构的载荷共享原则和寿命等效原则;在此基础上,应用条件概率和全概率公式对任意三传力路径耳片结构进行可靠性建模,并应用于结构检查周期的校核;最后,以某型飞机的“铝-钛-铝”复合连接的耳片结构为例进行了应用分析,验证了方法的适用性和有效性。结果表明:相比传统的并联系统可靠性模型和基于对数正态分布模型的可靠性分析方法,所提方法能够很好地反映多层耳片间的相关失效,更符合多传力路径耳片结构的失效特性,从而为多传力路径耳片结构的可靠性分析提供了一种新的方法,可用于检查周期的校核和优化。

基于刚柔耦合动力学仿真的起落架舱门优化

针对复合材料起落架舱门的优化设计问题,建立了一种基于刚柔耦合动力学仿真的复合材料结构优化方法。使用C-B部件模态综合法建立复合材料起落架舱门的刚柔耦合运动模型,仿真计算得到起落架舱门的动态响应,使用正交试验的方法选取训练样本,训练BP神经网络,得到复合材料舱门铺层厚度与运动响应之间的神经网络响应面,以舱门铺层厚度为优化变量,以舱门运动变形为约束,以舱门接头载荷最小和舱门重量最轻为目标,使用遗传算法对神经网络响应面进行优化。优化结果表明:提出的基于刚柔耦合动力学仿真的复合材料结构优化方法能够准确考虑起落架舱门运动过程中的结构变形和载荷,实现复合材料起落架舱门全运动行程内的最优设计。

基于复合材料机翼刚度的铺层自由尺寸优化分析

复合材料层合板的优化设计对于提高飞机结构承载能力具有巨大的潜在意义,自由单元尺寸优化技术是对复杂的复合材料结构进行优化的有效方法。本文从复合材料机翼翼盒的翼尖刚度控制出发,对机翼壁板铺层进行了自由尺寸优化设计分析。研究表明:在给定的机翼翼尖变形约束下,自由单元尺寸优化方法能够快速准确地设计机翼翼盒的复合材料铺层比例和厚度,寻找到最优的主传力路径布置,以及获得最小重量目标。

某连杆滑轨式后缘襟翼机构数值分析

对某连杆滑轨式后缘襟翼机构进行了运动原理分析;并通过公式推导建立了此襟翼机构的数学分析模型,并对襟翼偏角、富勒运动量等襟翼剖面参数进行了数值计算,得出了各剖面参数之间的数值曲线。分析数值结果表明,此连杆滑轨式后缘襟翼机构在小偏角的情况下具有大的富勒运动量,并能有效地提高飞机的起飞和着陆性能。

楔形复合材料结构电磁铆接工艺

针对某型机鸭翼、副翼装配中楔形复合材料结构铆接存在的安装损伤问题,分析了损伤产生的原因,提出采用电磁铆接方法进行铆接。研究了复合材料结构的电磁铆接工艺,通过试验得到了锪窝深度、钉孔间隙、铆钉外伸量等电磁铆接工艺参数,并提出采用斜面铆模铆接楔形复合材料结构。为分析铆接质量,对不同铆接方法的钉杆膨胀情况进行了比较,并采用C扫描对不同铆接方法铆接的接头进行了损伤检测。结果表明:采用电磁铆接工艺能够提高复合材料结构的铆接质量,斜面铆模可以减小安装损伤,能够解决普通铆接方法铆接复合材料结构时存在的问题。