战斗机阻力伞载荷计算研究

目的通过对战斗机阻力伞载荷计算开展研究,为阻力伞安装支持结构的静强度和疲劳强度分析提供支持。方法分别运用工程计算方法、流固耦合数值模拟方法,并对比阻力伞火箭滑车试验实测数据,对阻力伞载荷计算开展研究。同时基于飞参数据,运用统计学方法对影响阻力伞载荷大小和方向的开伞速度、飞机俯仰角、侧风速度与方向等参数进行统计分析,为载荷谱编制提供数据基础。结果确定阻力伞载荷工程计算方法中动载系数k取为1.2,将一次放伞的载荷历程简化为以拉直力和张满力为峰值的两个载荷循环,且拉直力为张满力的50%。以某型飞机766架起落飞参数据为基础,运用皮尔逊Ⅲ型分布、指数分布对开伞速度、飞机俯仰角、侧风速度与方向等参数进行拟合,结合阻力伞载荷计算方法,得出阻力伞载荷大小和方向分布的统计规律。结论明确了阻力伞载荷计算方法及计算相关参数选取,同时提出一种符合战斗机实际使用环境的阻力伞载荷谱编制方法。     

连续突风频域响应过程的时域等效模拟方法

目的在时域中模拟连续突风响应,比较常见的功率谱密度函数的时域数值模拟方法。方法构建民用飞机大展弦比单机翼突风响应计算模型,针对CCAR25规定的大气紊流功率谱密度函数,进行连续突风随机载荷计算,并直接为频谱分配随机相位,经傅立叶逆变换得到与连续突风随机计算使用的功率谱密度函数等效的突风时域激励,进行离散突风载荷分析,并与连续突风响应计算结果进行对比。结果比较机翼的弯矩、剪力及扭矩,离散突风载荷分析得到的弯剪扭载荷值与连续突风载荷分析得到的弯剪扭载荷值的偏差不超过3%。结论在功率谱密度函数等效的基础上,利用随机相位构造时域突风激励的方法快捷有效,能直观地显示随机突风激励下载荷响应的时域情况,便于进行时域中的非线性分析。     

军用飞机结构局部环境谱编制方法研究

根据实测得到的某型飞机典型结构温、湿度数据,采用模糊聚类方法对飞机结构类型进行归并分析,当模糊矩阵阈值λ=0.7时,飞机结构可归并为开式、半开式、封闭式3类典型结构.选取典型开式结构,使用回归法建立开式结构温、湿度预测模型,根据预测模型计算结果对某机场环境谱进行修正计算,编制开式结构局部环境谱,得到的局部环境谱较机场环境谱潮湿空气作用时间比例增加了1.78%.     

装备关重件腐蚀-疲劳环境/载荷试验谱编制方法研究

目的 研究装备关重件大气腐蚀-动态疲劳协同加载的环境/载荷试验谱编制方法。方法 依据装备构件服役寿命-环境剖面,分析腐蚀环境与疲劳应力协同作用的特点,归纳出腐蚀-疲劳环境/载荷谱的设计原则和编制方法。结果 利用环境/载荷谱编制方法制定了某装备结构件腐蚀环境与疲劳载荷协同作用的加速试验谱。结论 建立的腐蚀-疲劳协同作用的环境/载荷谱编制方法及当量加速试验谱,可用于研究装备关重件的腐蚀-疲劳协同环境效应及加速试验评价方法等工作。     

军用飞机机载设备环境实测技术研究

为解决装备可靠性试验、环境试验、新产品设计以及修订相应环境标准中缺乏装备环境应力实测数据的问题，通过技术论证和探索研究，开展了系列军用飞机机载设番环境的飞行实测工作，取得了实测机种典型任务剖面中的机载设备环境状态，掌握了有关设番舱的综合环境应力情况，从而为进一步编制飞机机载设备综合环境应力试验剖面提供了真实有效的实测数据依据。积累了飞机机载设备环境实测的经验，为我国军用飞机机载设备环境应力数据库的建设奠定了基础。     

一种飞机发动机影响区设备的可靠性试验剖面设计方法

目的 准确制定飞机发动机影响区设备的可靠性试验剖面,提出一种可靠性试验剖面设计方法.方法 结合飞机发动机影响区设备的振动"宽带随机信号叠加窄带尖峰信号"的特点,采用工程截取等效法对实测振动数据分析归纳,得到振动试验谱.然后根据振动应力简化原则和飞机典型任务状态的持续时间及其占整个任务剖面的时间比例得到振动应力条件,并合成可靠性试验剖面.结果 使用此方法对某飞机发动机影响区设备的振动数据进行处理,得到飞机发动机影响区设备的可靠性试验剖面.结论 提出的工程截取等效法非常适合发动机影响区设备振动信号的分离和归纳;提出的可靠性试验剖面设计方法,为飞机发动机影响区设备的可靠性剖面设计工作提供了新思路,对飞机发动机影响区域设备的可靠性设计有重要意义.     

基于编制载荷谱的固体发动机药柱疲劳损伤分析

目的建立固体发动机在海上值班时的长时域振动载荷谱,对振动造成的发动机药柱损伤进行分析。方法通过数据实测获得了固体发动机值班时的部分载荷,使用非参数雨流矩阵外推法和时域载荷重构法编制了发动机长时域载荷谱。通过有限元仿真建立了发动机药柱的应力分布,应用Miner线性累积损伤理论计算了药柱损伤。结果外推后的x、y、z三轴极值载荷数值分别提高了51%、83%、115%。振动过程中,药柱内部Mises应力较小,越靠近粘接界面,Mises应力越大,药柱在靠近前后封头的部位产生应力集中。推导了推进剂应力幅与累积损伤的关系公式,计算得到单个载荷谱周期内药柱的累积损伤值为1.059×10~(-4)。结论应用非参数雨流矩阵外推法和时域载荷重构法,可以实现将实测数据中未监测到的大幅值载荷进行量化表征,有效地建立固体发动机海上值班长时域载荷谱;固体发动机连续值班6个月时,造成的药柱累积损伤(D)为0.0323。     

装备统一环境试验条件研究

通过梳理武器装备运输、贮存、发射和飞行等任务环境剖面,分析任务环境剖面对应的环境特征和实测环境数据,研究建立武器装备统一环境试验条件的可行性。研究结果表明,武器装备运输振动、冲击环境以及飞行振动、噪声环境剖面结合实测数据可以建立统一环境试验条件。     

电子产品野外环境下温循加速载荷谱编制方法

目的 将电子产品在野外环境下日变化波动与季节差异明显的温度载荷编制成温循载荷谱和转换为加速载荷谱。方法 通过四点雨流计数法提取原谱中的载荷循环信息,对提取的循环信息进行分布拟合、相关性检验等统计分析,进而构建循环均值与范围值的联合概率密度函数,再运用概率密度法,编制出8×8二维环境载荷谱。在二维载荷谱基础上,编制出温循载荷谱,使用针对电子部件参数修正的加速方程转化为加速载荷谱。结果 利用野外作业现场1个作业周期内的气温纪录,提供了一套编制温循载荷谱和转换加速载荷谱的合理化流程和解决方案。结论 该制谱方法可以利用原始环境谱中绝大部分有效信息,较好地还原电子部件野外作业阶段经历的温度变化过程,为电子产品的加速寿命试验和使用寿命预测奠定基础。     

行驶状态下的车载雷达动力学研究

车载雷达在行军过程中,风载荷会对雷达的零部件结构刚、强度产生影响,尤其是其使用寿命。通过分析雷达拓扑结构,将雷达天线反射面柔性化处理,建立车载雷达天线刚柔耦合模型;根据军用标准,编制了3种路面谱,依据风洞试验得到的风载荷系数,施加稳态风载荷,进行行驶动力学仿真,获得雷达天线重要零部件的动态参数,得出了不同种路面下雷达系统所能承受的极限风载荷,为新型雷达零部件设计提供依据。     

基于弹性模型的飞机操纵动响应分析

目的 更好地研究飞机在操纵情况下的机体载荷和机体响应,同时验证动态响应分析模型和方法。方法 以某型飞机突风载荷分析用的动气弹仿真模型为基础,考虑机体弹性修正和气动模型修正,梳理试验试飞的舵偏数据,利用MSC软件的动气弹仿真分析模块,将试飞的舵偏数据作为输入信号,开展舵面操纵情况下的机体响应仿真,并将飞机操纵情况下的机体响应分析结果与试验试飞结果进行对比。结果 经过仿真和对比分析可以发现,分析数据和试飞数据整体吻合较好,能够较好地表征飞机的气动特性和结构动力学特性,同时在分析数据和试飞数据中均有比较明显的机体弹性响应成分。对于弹性飞机而言,除操纵造成的机体刚体响应外,机体弹性会带来额外的振动响应,对于特定的部位,这种振动可能是不可忽略的,需要根据具体情况进行详细分析。结论 这种振动响应对飞机操纵、乘客舒适性是否会产生不利影响,需要进一步开展研究工作。     

基于任务剖面的机载外挂温度试验条件探讨

目的获取一种合理的温度试验条件用以考核机载外挂对温度环境的适应性。方法针对影响机载外挂温度的自然或诱发环境因素,分别分析自然环境、气动加热以及设备工作发热的三种典型因素的不同特点,并结合机载外挂的空中挂飞使用状态,给出相应的温度计算方法。结果通过对某载机的典型任务剖面的计算,指出了现有机载外挂基于地面使用温度制定的试验条件无法完全覆盖空中挂飞时的温度环境,并由此提出了基于任务剖面的温度试验条件,以更好地考核机载外挂温度环境适应性。结论给出了一种用于考核机载外挂温度环境适应性的温度试验条件及其计算方法。     

美军V/STOL飞机机载设备可靠性试验剖面研究

简述了美军垂直/短距起落飞机(V/STOL)飞机的特征和环境,提供了垂直/短距起落飞机的10个典型作战任务剖面及其飞行参数,分析了垂直/短距起落飞机和常规起落飞机的环境差异,给出了垂直/短距起落飞机每个作战任务剖面对应的可靠性试验剖面.     

一种提高飞行器结构天地力学环境地面试验有效性的方法及其应用

目的研究提高飞行器结构地面试验有效性的途径。方法计算同一被试件结构在飞行状态和地面试验状态下的有限元模型,测量地面试验状态下的模态以验证有限元模型的正确性;计算各特征点(也可以是遥测点)在天地状态下的响应,用机器学习法获取各特征点的映射关系模型;基于该模型由飞行点响应(或遥测数据)确定出地面试验件对应点的响应,并用载荷反求法得到它们的等效载荷;最终确定施加在试验系统上的载荷。结果以细长体结构为例,所得到由其组成试验系统的有限元模型与实测模型之间的固有频率最大相对误差为6.76%,利用映射关系模型预测出对应点在飞行状态下的振动响应。确定了飞行状态下结构响应的特征点,由地面试验系统所对应的响应点反推出应施加的载荷为60 N。结论利用天地数值计算-地面试验验证联合法,无需在地面试验状态下刻意模拟飞行状态的边界条件,确定出所需要施加的载荷,从而提高了飞行器地面试验的有效性。     

再入飞行振动环境试验等效性探讨

目的提高再入体实验室模拟再入飞行振动环境的等效性,确保地面环境试验结果的可靠性。方法首先分析再入飞行过程中受脉动压力等因素影响诱发的振动环境载荷特征。其次,基于飞行实测数据,分析再入飞行振动响应的空间分布规律和频域能量分布特征。最后,将飞行试验实测数据与传统实验室振动模拟试验结果进行对比,从载荷传递规律、空间分布规律、频谱特征等方面对主要关注区域"天地"响应存在的差异进行探讨,研究实验室等效模拟再入飞行振动环境的因素。结果针对特定的再入体结构,设置有限等效响应目标点,通过对试验系统动态特性分析、夹具优化设计、试验控制方式、振动台激振模式等多方面综合研究,可以提升再入飞行振动环境模拟等效性。结论提出了以"天地一致性"为目标的工程可行措施和实验室振动试验等效原则,为再入飞行振动环境的实验室等效模拟提供了支撑。     

OMEGA算法在导弹振动工程中的应用

目的研究位移、速度和加速度谱之间的转换关系,给出三者功率谱密度之间的转换公式,进而用于导弹运输振动环境的设计。同时,研究加速度信号转换为振动位移的方法,并应用于导弹舱内单机设备安全间隙的设计。方法利用OMEGA算法,首先将加速度传感器测得的加速度时域信号转换成加速度频域信号,随后将加速度谱转换成位移谱,并计算位移谱中每个谱线对应的幅值、相位和圆频率,最后将各位移分量简单叠加得到振动位移的时间历程。结果采用该方法计算了高速公路上导弹的运输振动位移功率谱,并得到垂向、横向和纵向的峰-峰位移分别为3.32,0.46,2.14 mm。同时,计算了飞行环境下导弹舱内单机设备的振动位移,与所测得位移在幅值上相当,时域曲线形态一致。结论该方法能够很好地应用于导弹振动工程设计。     

民机蒙皮材料紫外老化加速环境谱研究

研究紫外辐射环境对蒙皮材料的性能退化影响,进而对民机的紫外辐射防护设计提供重要依据,并依据其使用环境编制加速环境谱。通过分析民机的任务特点和使用环境,基于民机巡航高度下紫外辐射强度的仿真结果和相关紫外环境试验标准,提出了适用于民机蒙皮材料的紫外老化加速环境谱,给出了各试验条件的确定方法,以及加速环境谱与外场实际使用环境的当量加速关系。以民机机身部位蒙皮试样为例,初步开展了若干周期的紫外老化试验,蒙皮表面材料的形貌改变和性能退化验证了所提出的加速环境谱的可行性。