摘要:飞行器气动隐身多目标优化设计存在计算代价过大的问题,亟需一种高效的优化设计方法来解决此类问题。以某型无人机为设计对象,采用自由曲面变形(FFD)方法实现飞翼布局的参数化表达,分别采用基于雷诺平均N-S方程的计算流体力学方法、大面元物理光学法和一致性几何绕射理论相互配合来计算边缘绕射场的RCS,进而计算飞翼布局无人机的气动、隐身性能;选择结合基于动态超体积期望改善(EHVI)加点的动态Kriging代理模型与ASMOPSO 算法的高效多目标粒子群算法对飞翼布局无人机进行综合寻优设计。在较少地调用真实目标函数的情况下,获得了比较优秀的Pareto前沿,表明优化后的飞翼布局无人机在气动及隐身方面均优于原始构型。

摘要:悬停状态旋翼/机翼机身干扰流场的高精度数值模拟对准确预估倾转旋翼飞行器气动性能具有十分重要的意义,是直升机空气动力学领域的研究热点和难点之一。基于运动嵌套网格技术,建立一套适用于倾转旋翼非定常流场的CFD方法,采用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程作为主控方程,湍流模型选用Spalart-Allmaras模型,时间推进上采用高效的隐式LU-SGS格式;在此基础上,开展某新型倾转旋翼无人机的旋翼/机翼机身非定常干扰流场数值模拟研究,得到其气动干扰的“喷泉效应”现象;着重研究不同襟副翼预置角对降低悬停状态下旋翼/机翼机身气动干扰作用的影响。结果表明:干扰作用使总拉力损失16.6%,45°襟副翼预置角效果最佳,使全机总拉力损失从原来的16.6%降到13.8%。

摘要:传统水上飞机水面起飞过程阻力峰值较大,提出一种可偏转机翼水翼型水上飞机,飞机水面滑行时偏转机翼割划水面产生水动升力将飞机抬离水面降低阻力,空中飞行时偏转机翼根据飞行条件可偏转角度。采用空气动力和水动力耦合求解并结合动力学平衡方程方法分析该布局水动特性及空中巡航气动特性,同时计算同尺寸双浮筒型水上飞机水动与气动特性,比较两种构型水动与气动特性。结果表明:水面起飞过程中水翼型水上飞机总阻力峰值约为双浮筒型水上飞机偏转机翼布局的50.7%;飞机空中飞行时,偏转机翼偏转角为0°时气动性能最优且所受阻力低于双浮筒型水上飞机,从而证明水翼型水上飞机偏转机翼布局能够有效提高水上飞机的水动与气动性能。

摘要:隐身技术是提高巡航导弹突防能力的重要技术手段,研究外形隐身对巡航导弹电磁散射特性的影响,对提高巡航导弹作战能力具有重要意义。建立隐身、常规巡航导弹电磁模型,基于物理光学法和RCS减缩值,研究外形隐身RCS曲线分布影响、频率响应特性、俯仰角响应特性。结果表明:外形隐身可大幅降低前后向散射特性,改变RCS散射波峰位置,使前后向曲线向内收敛;频率增加,前向均值和减缩值分别在-32dBsm、25dB左右振荡变化,其他角域RCS均值降低而减缩值增加;俯仰角变化较小时不影响散射特性,各角域RCS均值和减缩值呈振荡趋势,前向减缩值约为35dB左右,后向俯仰角0°时最大。

摘要:纤维增强树脂基复合材料(FRP)已被广泛应用于航空航天等先进结构,研究FRP的低速冲击损伤问题具有重要的工程应用价值。对低速冲击下复合材料结构损伤的数值仿真模型进行分类和评估,低速冲击模型由冲击过程模型和材料损伤演化模型两类子模型组合而成,列出每类模型的关键要素及其处理方法,对常用的组合进行整理与评述,并列出出现频率较高的六种仿真模型;完成六种模型的两个算例的数值评估。结果表明:对于正交层合板算例六个模型均可较准确地预测损伤形状和面积;对于角铺设层合板算例,采用Puck准则、考虑剪切非线性、基于能量释放率的模型得到的分层损伤形貌更接近于试验结果。

摘要:在民用飞机维修领域,特殊事件任务的制定一直是民用飞机维修手册开发的重点。基于型号经验和S3000L损伤与特殊事件分析(DESA),通过详细分析DESA 以及技术裁剪与补充,提出“影响级别暠概念,完整建立国产民用飞机研制体系中特殊事件分析的理论与方法,并进行案例分析。结果表明:该理论和分析方法合理、可靠,为国内民机主制造商开展民用飞机维修手册05章的编制工作提供了参考。

摘要:航空装备维修保障中存在维修保障能力难以满足保障需求的问题,结合马尔科夫决策过程(MDP)与图示评审技术(GERT),提出一种新的航空装备维修保障流程优化模型。首先,在GERT 网络中嵌入决策节点,以总维修时间为目标函数,构建航空装备维修保障流程MDP-GERT 网络模型;然后,利用策略迭代法和蒙特卡罗仿真技术,给出模型的求解方法;最后,结合案例得到多机充氮流程的优化工序和预计时间,验证模型和算法的可行性和有效性。结果表明:利用该模型对保障流程进行优化,能够有效地为缩短维修保障时间提供决策支持,提高维修保障效率。

摘要:空中威胁态势探测与告警是无人机飞行防相撞预警的关键,提出一种基于航迹预测的无人机防相撞空中威胁态势探测与告警方法用于降低无人机飞行不安全事件发生率。首先,采用滑动窗多项式拟合法对入侵机航迹进行动态预测;然后,在航迹预测基础上,利用无人机与入侵机飞行信息,建立针对入侵机的无人机动态避撞区;最后,结合静态保护区原理,对特定飞行场景下的无人机飞行冲突趋势、空中危险接近趋势和飞行碰撞趋势进行探测与告警。结果表明:所提出的方法是有效的,可用于无人机飞行防相撞预警。

摘要:不考虑限制空域的穿越走廊基本网络规划的SUMApHMP模型在求解时存在一定的难度,提出一种基于Floyd最短路径算法的混合禁忌搜索算法,用于有效管制战区空域,确保航空军事运输活动安全、高效、有序进行。根据SUMApHMP求解结果,设计不考虑限制空域的穿越走廊基本网络;利用空战场中10个机场之间的流量矩阵和距离矩阵对混合禁忌搜索算法进行测试,并将Lingo9.0软件求解模型的优化结果与本文算法求得的结果进行比较。结果表明:提出的混合禁忌搜索算法求解时间短,求解结果正确。

摘要:复合式垂直起降固定翼无人机是一种兼具多旋翼无人机和固定翼无人机性能的复合式无人机,该类无人机旋翼与机翼之间的相互气动作用比较复杂,旋翼安装位置对无人机整体性能具有影响。采用实验和流体仿真两种方法对其气动特性进行分析,初步确定旋翼的安装方式,并结合无人机的平飞状态进一步确定旋翼的安装距离。结果表明:无人机的旋翼安装在机翼下方时的整机悬停效率比安装在机翼上方时的整机悬停效率要高,且结合无人机的悬停时间和平飞时间能够找到一个功耗最低的最佳安装距离。

摘要:研究直升机旋翼桨叶在机动状态下的弹击损伤具有重要意义。针对某型机旋翼桨叶,采用某型机旋翼桨叶的全尺寸有限元模型进行弹击数值模拟分析,预先考虑桨叶在机动状态下的拉力、挥舞力矩、摆振力矩对弹击损伤的影响;使用自编Fortran程序和VABS软件计算桨叶剖面特性;建立弹性桨叶结构载荷分析模型,采用CAMRIDII软件计算机动状态下的桨叶载荷;在此基础上,使用NASTRAN 软件对桨叶进行瞬态分析,得到桨叶施加载荷的预应力状态;使用DYTRAN 软件,基于自适应接触法,模拟桨叶弹击损伤。结果表明:桨叶结构损伤程度与弹击速度是非线性关系;除了弹击点,大梁与上下蒙皮的过渡区域是二次损伤部位;桨叶抗弹击设计需要考虑结构件之间的刚度匹配问题,以达到最佳的抗弹击吸能效果与最小损伤面积。

摘要:中小型核心机派生的发动机作为通用飞机、无人机、公务机的动力,应用越来越广泛,因此研究中小型核心机派生发动机的总体方案设计非常有必要。以核心机各部件共同工作约束和高低压的匹配机理为基础,研究核心机几何面积不可调和几何面积可调设计点的选取对核心机特征参数的影响,建立核心机派生发动机总体性能和尺寸质量计算模型,应用该模型对某一先进的中小型核心机派生大涵道比涡扇发动机进行总体方案设计研究。结果表明:在核心机几何面积不可调时不能同时发挥核心机的机械负荷和热负荷,只有核心机几何面积可调时才能够同时发挥核心机的机械负荷和热负荷,在低压压缩系统增压比为1.8时,核心机几何面积可调比核心机几何面积不可调发动机的进口物理流量增加16.4%,推力增加14.1%,耗油率降低1.4%。

摘要:机载液压系统产品在整个飞行包线内会经历低温环境的考验,研究低温试验方案尤为重要。为了充分验证飞机用液压系统产品在低温环境下性能的可靠性,对液压系统开展低温试验的两种设计方案进行对比和分析,明确各自适应的试验类型,通过对比两种方案的优缺点,提出一种可以满足长时间、低功耗、大流量的液压系统低温试验的全新方案。结果表明:该方案满足试验要求,达到高效节能的目的。

摘要:建立设计保证系统是贯彻和落实适航要求最直接的体现,目前我国缺乏民用航空研发的经验,对如何建立设计保证系统,实施设计保证系统认识不足。简述国内外适航管理模式,设计保证系统要求,建立设计保证系统的必要性;从学习理解、对比分析、文件落实及持续改善等内容,提出建立设计保证系统的方法和思路。该分析可为设计保证体系建设提供依据。

摘要:刹车系统是影响飞机起降安全的关键功能子系统之一,全电刹车是刹车系统的发展方向,是多电飞机重要的组成部分。与传统的液压刹车系统相比,全电刹车系统具有架构简单、可靠性高、经济性好等明显优势。对国内外全电刹车发展现状进行收集和整理,通过对比分析,找到国内外全电刹车技术上的差距;根据样件试验情况,对全电刹车系统的关键技术进行分析,为国内全电刹车的研究和发展提供参考。

摘要:某型飞机在热天地面慢车状态下滑油散热引射器开启后存在滑油温降较小的问题。对滑油散热系统冷边风道流动过程进行分析,探索严酷工况下引射器性能分析的方法;基于N-S方程和k-epsilon湍流模型对引射性能进行试算与试验验证,得到严酷工况下引射器开启前后的滑油温降值;基于数值计算结果提出了工程可行的引射器性能提升改进思路。机上地面试验结果与数值计算结果的对比表明,数值计算结果和试验数据一致,满足工程计算要求,为引射器性能分析和改进提供了理论方法。

摘要:有效捕捉环形燃烧室中火焰传播规律,明晰其点火联焰机理是航空发动机领域的研究重点,因此在浙江大学TurboCombo实验平台上,借助高速相机记录燃烧室整个点火过程,开展可视化实验研究。主要介绍三种构型(直喷环形燃烧室、斜喷环形燃烧室、带涡轮导叶的直喷环形燃烧室)下的点火过程相关机理研究;分析火焰传播过程特征,斜流喷嘴引入周向速度分量后所作用周向联焰的过程,涡轮导叶对周向点火过程和周向点火时间的影响。结果表明:增加涡轮导叶可以缩短周向点火时间;高速可视化测量可追踪环形燃烧室中整个点火过程,有助于APU 等航空发动机高空点火性能的分析。

摘要:导航数据库可用于导航计算、导航台自动调谐管理等,是飞行管理系统所必须的数据源。为了能有效提高机载导航数据库的使用、更新及维护效率,减少相关工作人员的工作量,提出一种基于关系模型的机载导航数据库快速解析生成方法。针对ARINC424协议中包含的大量数据对象进行建模,定义协议中各个对象之间的逻辑关系和约束关系;对数据结构进行优化,通过中间关系表确立各个数据之间的交叉引用关系,从而实现数据库的快速解析生成,并通过测试来验证该方法的有效性。结果表明:基于关系模型的机载导航数据库快速解析生成方法能有效提高数据查询效率,降低数据解析和生成的时间消耗,减少数据冗余,使数据库性能更优异。

摘要:风扇是飞机通风系统中的重要部件,其工作情况对环控系统的正常工作具有重要影响。以某型风扇为研究对象,在变流量条件下,采用数值模拟方法对各流量下的风扇效率、压升、功率等参数进行计算,对其变化趋势进行分析;结合叶片极限流线图和空间涡量图分析不同流量下风扇的流场情况以及不同流场结构对效率的影响。结果表明:总压效率在一定范围内会随流量增大而增加,当流量达到一定值后再增加流量会使效率急剧降低;流量的变化导致叶片表面静压力以及风扇所受气动力的变化,在低流量下,叶轮所受气动力存在一个最低点;在给定的流量范围内流场中的漩涡结构也会随流量而变化,这主要是因为流量变化引起了攻角的变化。

摘要:选用合适的计算方法可以为管路补偿器的位移疲劳寿命和耐久振动寿命计算提供计算依据。采用有限元法和工程方法分别计算管路补偿器在轴向、拉伸、径向摆动下的位移疲劳寿命及耐久振动寿命,并通过试验进行对比验证分析。结果表明:有限元法对于补偿位移疲劳寿命的计算精度优于工程计算法,有限元法可以给出确定的振动应力分布,并能预测出耐久振动寿命时间。