除冰气囊以及简化模型对气动特性影响研究

除冰气囊作为涡桨类飞机常用的除冰系统,评估其对全机气动特性的影响对飞行性能与安全有重要意义。基于某飞机上安装的气囊除冰系统,采用CFD方法模拟其工作时的全机气动特性,研究气囊简化模型对计算结果的影响。结果表明:随气囊膨胀高度增加,对全机气动特性影响显著,失速迎角提前约10°,最大升力系数损失近60%,最大升阻比降低约2.9;受膨胀气囊外形影响,机翼前缘呈展向流动特征,后缘流动分离区域长度与除冰气囊的安装长度相当;机翼前缘压力分布受膨胀气囊外形的影响出现震荡,从而影响整个翼面的压力分布;随简化气囊膨胀高度增加,失速迎角最大提前约1°,最大升力系数损失约21%,最大升阻比降低约2.2。

面向方案设计的倾转旋翼飞机短距起飞性能

倾转旋翼飞机同时具备低速垂直起降和高速巡航飞行的能力,受到航空从业者高度重视;而短距起飞相比于垂直起飞可以提升有效载荷以及起降安全性,是倾转旋翼飞机特有的起飞方式之一。面向方案设计阶段,研究倾转旋翼飞机在短距起飞模式下,推导该类飞机地面滑跑距离与短舱动力倾转角、推重比等设计参数之间简洁有效的理论公式;并予以计算分析。结果表明:该方法合理可信,所得结论可为同类飞机设计提供参考,具有良好的工程应用价值。

飞行载荷神经网络代理模型研究

在飞机结构强度设计时,需要进行飞行载荷分析,但载荷分析的周期较长,需要研究更加高效精准的飞行载荷分析方法以缩短载荷设计周期。以某型涡桨飞机平尾为研究对象,根据规范进行全包线飞行仿真和平尾分布载荷计算,得到训练和校验的输入工况和平尾输出载荷;分别建立基于BP神经网络、RBF神经网络和ELM神经网络的平尾载荷代理模型,比较不同神经网络模型对平尾根剖面载荷预测的精度和效率,并对载荷输入参数贡献度进行定量分析。结果表明:三种神经网络模型都具有较高的精度,基于神经网络的飞行载荷代理模型可以大幅提高飞行载荷分析效率。

零件疲劳平均失效率计算方法研究

失效率、平均失效率、平均剩余寿命决定了结构的寿命分布和可靠度,在机械产品的可靠性研究中具有非常重要的作用。基于可靠性度量的基本指标,推导寿命分布为两参数威布尔分布时疲劳可靠性系数与可靠度的关系,提出基于疲劳可靠性系数计算结构失效率和平均失效率的方法,并给出相应的计算过程,形成不同寿命度量指标下较为简便的计算方法。利用已有的整体搭接壁板结构疲劳寿命试验数据,采用本文所提方法与传统积分方法对整体搭接壁板结构进行疲劳平均失效率计算和误差分析。结果表明:所推导的计算公式形式简单,便于计算,且具有高度准确性,本文所提计算方法对机械结构的故障模式影响及危害性分析(FMECA)和维修决策的制定具有指导意义。

太阳能无人机高效螺旋桨气动设计

太阳能无人机"超高空、超长航时"的设计方向给螺旋桨的气动设计带来了极大挑战。根据某太阳能无人机总体方案,使用多点多目标优化方法改进设计桨叶翼型,合理布置叶宽分布与桨距,设计出低雷诺数工作环境下的高效螺旋桨,并利用叶素理论对该设计方案进行性能评估。结果表明:本文设计的螺旋桨在全飞行包线内均可保持较高的气动效率,各项指标满足设计要求。

海上多任务飞机与无人机协同反潜作战研究

海上多任务飞机将成为海军执行海上巡逻侦察和反潜作战的主力航空武器装备,海上多任务飞机与无人机联合编队进行协同反潜作战将是未来航空反潜的发展趋势和重要作战方式之一。介绍P-8A海上多任务飞机主要系统配置和作战能力,分析海上多任务飞机的作战使用以及海上多任务飞机与无人机协同作战的概念和模式,包括协同态势感知和协同攻潜作战,指出了未来海上多任务飞机与无人机协同作战涉及的主要关键技术。

宽体客机复合材料加筋板根部对接分离面设计

为了对客机机翼根部分离面进行设计,首先对先进客机A350飞机和B787飞机的机翼加筋壁板根部对接结构形式、传载效率和工艺特性进行详细工程应用分析和技术总结,然后进行两种典型单根长桁加筋壁板根部对接试验验证。立足国内技术储备现状得出了复合材料加筋壁板根部对接需解决的技术难题和工程应用方向建议。研究成果可为大尺寸复合材料加筋壁板根部对接设计提供借鉴和参考。

T型天线预警机气动特性研究

T型天线预警机是近年出现的一种新型预警机。为了对采用T型天线的楔尾预警机进行研究,设计了楔尾预警机的三维数模,基于该模型对T型天线预警机开展数值模拟计算,分析了T型天线和腹鳍对载机气动特性的影响,研究了T型天线预警机的流动机理,获得了T型天线预警机的气动特性。结果表明:T型天线预警机的T型天线和腹鳍使飞行阻力增加,当有侧滑时T型天线还使飞机的侧向力增加;T型天线会大幅降低飞机的航向稳定性,而腹鳍能使飞机航向稳定性得到一定的恢复,从而使T型天线预警机拥有足够的航向稳定性。

高亚声速层流翼型转捩数值模拟及试验研究

自然层流翼型可以显著减小机翼的摩擦阻力,是飞机减阻设计的重要手段之一。基于某高亚声速飞机的应用需求设计了一款层流翼型,采用γ-Reθ转捩模型开展了翼型绕流流场的数值模拟,分析了翼型的气动特性和转捩特点。利用红外成像法和压力敏感涂料(Pressure Sensitive Paint,PSP)测压技术对不同状态下的转捩位置和表面压力进行了风洞试验验证。研究结果表明:所设计的层流翼型在小升力系数下具有低阻、高升阻比的特点,在升力系数为0.3时,相比于初始翼型阻力降低了20.8%,升阻比提高了31.8%;翼型在设计状态下能够保持40%以上的层流区域,具有良好的层流控制能力。研究结果对民用飞机机翼减阻设计具有参考价值。

未来新一代轰炸机隐身特性需求分析

远程战略轰炸机的自身隐身性能提升和隐身航迹策略规划越来越受到重视。通过对比分析美俄下一代隐身轰炸机的隐身性能和所面对的威胁,指出了未来新一代隐身轰炸机更高的隐身性能需求——全频谱、全方位隐身技术,例如雷达隐身、红外隐身以及射频综合隐身等;并归纳了未来高隐身战略轰炸机的主要突防措施,例如更先进的隐身技术、体系支持、高空突防、加装自卫武器等措施。

基于正交试验设计方法的短舱涡流片空间位置优选

以四台翼吊发动机运输机为研究对象,基于正交试验设计,通过N-S方程进行全机流场数值计算,研究了短舱涡流片的周向角、安装角和弦向位置对全机低速气动性能的影响,并优选出了最佳空间位置。研究结果表明:短舱涡流片诱导的空间涡能有效抑制上翼面的流动分离,从而延缓失速,提升增升装置效率;短舱涡流片弦向位置对气动性能改善的贡献率最大,其次是安装角,周向角的贡献率最小;正交试验中最佳空间位置的短舱涡流片可使飞机最大升力系数提高4.53%,失速迎角增加2.8°。

层流机翼设计技术现状与发展

通过对绿色航空提出的飞机减排目标进行分析,指出飞机减阻设计的重要性和必要性,分析了层流机翼技术是飞机减阻的重要途径。在回顾了层流机翼设计、研究、验证相关技术的发展现状后,指出了层流机翼技术相对飞机设计工业应用的差距与存在的技术问题。同时,分析了层流机翼技术的潜力与发展方向,评价了该项技术在未来飞机设计中的可行性。

运动突风中的飞机动响应建模及仿真

与传统突风相比,运动突风具有传播速度高、扰动能量强的特点,是一种特殊的突风。当飞机遭遇运动突风时,飞机受到的气动力变化复杂,飞机的动响应呈现出一些特别的现象。基于运动突风的特点,采用时间推进方法,提出了运动突风环境中的飞机准定常气动力计算技术,给出了运动突风作用下的飞机动响应求解方法与流程,最后开展了仿真验证。仿真结果表明:所提出的方法可以满足飞机在运动突风中的动响应求解需要;结果规律良好、量级合理,能够反映飞机在运动突风中的运动动态特性。

空中加油复杂环境下软管-锥套动态响应分析

流场扰动下空中加油机软管-锥套的动态特性会直接影响加油任务的成功率和飞行安全。首先基于绝对节点坐标法建立了考虑截面变形和旋转的软管-锥套多体动力学模型;然后引入加油机尾流场特性数据,计算了软管-锥套不同工况下的拖曳平衡位置,计算结果与风洞试验符合性良好,验证了算法准确性,且与传统有限元模型相比,计算效率明显提高;最后研究了软管-锥套在大气紊流、阵风扰动等复杂环境下的动态响应。结果表明:软管-锥套平衡位置主要受飞行动压影响,相较于大气紊流,阵风扰动对软管-锥套稳定性影响更大。