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。     

基于静态压降法量化表征某型贮箱气密性方法研究

目的 弥补运载火箭靶场测试中仅采用静态压降法定性判定贮箱气密性的不足,进一步提高贮箱气检结果的可信度。方法 提出基于静态压降法量化表征某型贮箱气密性的方法。首先,依据气体理想状态方程,得出基于静态压降法表征贮箱气密性的量化方法,并对计算结果进行验证。其次,综合考虑箱压变化、温度、大气压力、稳压时间和测量时间等影响因素,对上述量化方法进行修正,得到基于静态压降法表征某型贮箱气密性改进型量化计算方法。结果 改进后的计算方法精度更高。在此基础上,通过对限制改进型量化计算方法精度的影响因素进行分析,提出了进一步提高改进型量化计算方法精度的优化措施。结论 提出的基于静态压降法量化表征某型贮箱气密性方法可行,能够为后续更好开展靶场气检工作提供有力支撑。     

贮存老化对某弹药射程的影响研究

目的 研究长期贮存老化对某弹药射程的影响,确定其有效增程射角范围。方法 对130 mm某弹药在不同贮存老化时间下的射程进行数值仿真分析,揭示其射程和有效增程射角范围随贮存时间的变化规律。结合射程与贮存老化时间和射角之间的函数关系,提出以剩余推力比为表征参数的射程变化模型。结果 在相同贮存老化时间下,随着射角的增大,该弹药的射程呈现出先增大、后减小的趋势。相同射角下,射程随贮存老化时间呈线性下降趋势,有效增程射角范围逐渐减小。使用三次多项式拟合有效增程比与射角之间的函数关系,拟合方程的相关系数超过了0.997 0。该弹药射程变化模型的拟合结果与仿真计算结果的相关系数大于0.998 5,表明其可以准确描述该弹药的射程变化规律。结论 贮存老化会显著影响某弹药的射程和有效增程射角范围,在实际贮存和使用过程中,不能忽略其贮存老化因素。     

某型直升机机体结构关键件涂层耐久性评估

目的 评估某型直升机机体典型结构关键件涂层在内陆温和地区的耐久性,支撑机体总日历寿命延寿工作。方法 对某型直升机大修周期机体结构关键件涂层进行目视检查、涂层光泽度检查和电化学交流阻抗检测,对比分析检测数据,分析机体结构关键件涂层耐久性的影响因素,判定涂层的耐久性。结果 某型直升机机体结构关键件涂层的耐久性较好。失光率检测中,平均失光率为37.8%,整体失光率较小。电化学阻抗检测中,平均电化学阻抗模值为5.58×10⁷ Ω.cm²,未失效,涂层能够有效保护机体结构关键件免于腐蚀环境破坏。结论 大修周期内,某型直升机机体结构关键件涂层的耐久性好,少数区域涂层因光照、磕碰等,耐久性部分程度受到影响,机体结构关键件涂层受温度、湿度、盐雾浓度等的影响较小。     

7075铝合金板自然环境太阳辐射热效应及影响因素分析

目的 研究典型金属材料在自然太阳辐射环境下的热效应,并分析试验件属性及环境参数等不同因素对材料热效应的影响规律。方法 通过设计自然环境下太阳辐射热效应试验方案,分析涂层颜色、粗糙度等对7075铝合金材料太阳辐射热效应的影响,建立一种太阳辐射环境下稳态温度的计算算法。结果 获取了在9月前后20 d内的外场辐照度及10组试验件的温度测量数据,得到了涂层颜色、粗糙度等对材料热效应的影响规律。此外,建立的简化算法和试验数据误差在5%以内,具有精度高、形式简单等优势,可以应用于给定辐照强度下典型材料热效应的预测。结论 针对特定试验件,辐照度和风速是影响其热效应的主要因素。当辐照强度在较高的范围内变化时,试验件温升基本和辐照度成正比。随着自然环境风速的增加,试验件温度的下降幅度减小。     

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。     

某型装备用硅橡胶密封圈热氧老化试验与寿命评估

目的 研究某型装备用硅橡胶密封圈在温度影响下的性能退化规律,并进行寿命评估。方法 采用热氧老化加速试验方法,试验过程中模拟橡胶密封圈径向承压状态,通过强化温度试验条件,在90、100、110、120 ℃条件下对硅橡胶密封圈进行加速老化试验。以压缩永久变形率作为参数,对试验后的性能检测数据进行分析与处理,结合Arrhenius模型,以硅橡胶(径压)密封圈压缩永久变形率分别达到10%、20%、30%、40%和50%为密封圈失效临界值指标,外推常温25 ℃时硅橡胶密封圈寿命。结果 加速老化试验后,硅橡胶密封圈的压缩变形率逐渐下降,且温度越高,其压缩变形率下降越快。硅橡胶(径压)密封圈在25 ℃条件下,压缩永久变形率达到10%、20%、30%、40%和50%的贮存寿命分别为1、2.9、5.6、9.1、13.8 a。结论 温度是造成硅橡胶密封圈性能退化的因素之一。文中的试验方法和数据处理方法能有效评估〇型密封圈的寿命。     

Al-Zn-Sn-Ce牺牲阳极干湿交替环境电化学性能研究

目的 为满足高强钢装备的阴极保护要求,开展新型干湿交替环境牺牲阳极电化学性能测试,评价材料的阴极保护效果。方法 采用高温熔炼方法,制备Al-Zn-Sn-Ce低电位牺牲阳极试样,进行不同浸水率下(干湿态环境时间比为1:1、3:1和7:1)的干湿交替环境牺牲阳极电化学性能试验、电化学表征测试及腐蚀微观形貌表征,通过对比试验数据和材料形貌表征结果,综合分析铝合金牺牲阳极在干湿交替环境下的电化学性能,探究干湿交替环境因素对阳极溶解行为的影响。结果 Al-Zn-Sn-Ce牺牲阳极在多种试验环境下的工作电位为‒0.70~‒0.81 V(vs. SCE),符合高强钢阴极保护电位需求,阳极表面溶解形貌相对均匀,表面阴阳极电化学微区分布均匀。随着干湿态试验环境时间比的增加,阳极工作电位出现正移,干态环境下表面腐蚀产物的沉积和结壳导致阳极活化溶解能力下降,而干湿态环境时间比最大时,阳极自腐蚀反应得到一定的抑制,阳极电流效率均保持在75%以上。结论 随着干湿态试验环境时间比的增加,牺牲阳极在干湿交替试验环境中的工作电位出现正移。由于干态环境下表面腐蚀产物的沉积和结壳,导致阳极活化溶解能力下降,但自腐蚀反应得到抑制。Al-0.7Zn-0.1Sn-0.1Ce低电位牺牲阳极在复杂干湿交替环境中表现出良好的阴极保护性能。     

Al2O3/Ni-P-SiC复合涂层组织与性能的研究

目的 采用化学复合镀技术对微弧氧化进行封孔,进而得到抗烧蚀性能优良的Al2O3/Ni-P-SiC复合涂层。方法 通过采用扫描电镜(SEM)、光学金相显微镜(OM)、显微硬度仪(Microhardness Tester)、X射线衍射仪(XRD)、氧–乙炔烧蚀试验(Oxy-Acetylene Ablation Test)等方法,对复合涂层的表面形貌、截面形貌、厚度、显微硬度、物相和抗烧蚀性能等进行分析。结果 陶瓷层原始表面完全被化学镀层覆盖,所制得的复合涂层厚度均匀,化学镀层与陶瓷层紧密嵌合。镀液中的SiC浓度对镀覆的速度、镀层中SiC粒子的共沉积量有着较大的影响。当粒子质量浓度为16~20 g/L时,颗粒的共沉积量较大。化学复合镀60 min可以得到厚度20 μm左右的Ni-P-SiC镀层,SiC颗粒分布均匀。当镀液中SiC质量浓度为16 g/L时,镀层具有最高的硬度。对比未处理、仅微弧氧化和Al2O3/Ni-P-SiC复合涂层试样,Al2O3/Ni-P-SiC复合涂层试样具有最佳的抗烧蚀性能。结论 Al2O3/Ni-P-SiC复合涂层均匀、致密,具有良好的抗烧蚀。     

基于代理模型的制导子弹气动外形优化设计

目的 针对传统气动外形优化设计依赖于高精度仿真耗时过长的问题,为有效提高气动优化设计的效率,提出一种基于代理模型的气动外形优化方法。方法 以12.7 mm制导子弹为研究对象,通过CFD仿真,分析尾翼收缩段长度、弹底半径和尾翼收缩扩张段交界处半径对制导子弹飞行过程中阻力系数的影响。基于代理模型技术,综合运用试验设计、参数化建模、CFD技术和四阶响应面模型,构建制导子弹气动外形优化设计代理模型,以制导子弹飞行过程中的最小阻力系数为优化目标,结合遗传算法对制导子弹外形参数进行优化。结果 对比四阶多项式响应面和Kriging模型建立的代理模型预测精度,与测试样本点CFD仿真计算结果相比,四阶响应面代理模型阻力系数预测值的平均误差为0.386%。表明四阶响应面代理模型能够有效替代CFD仿真,可用于预测不同外形参数下制导子弹的阻力系数。结论 相对于最初的制导子弹外形,制导子弹的阻力系数下降了14.59%,有效减少子弹飞行过程中的能量损失和缩短了优化时长。该方法在保证精度的前提下,减少了制导子弹的设计周期,为相关工程应用与研究提供了一定的参考。     

系留气球整流罩散热数值仿真

目的解决系留气球整流罩散热设计问题。方法通过建立三维几何和离散模型,利用FLUENT开展热-流数值仿真计算,结合编制UDF同时实现整流罩外部对流、外部太阳辐射和内部对流、内部红外辐射和内部热源的实时耦合计算(双向耦合)。筛选环境最严酷状态(风速、温度和太阳辐射),对系留气球整流罩在3000 m和6000 m高度的散热性能进行分析。结果按最严酷状态进行分析后,在3000 m和6000 m工作高度,必须引入外界空气向整流罩内强制通风对流,才能保证任务设备工作环境要求。升空后,由于环境温度下降,整流罩散热增加,任务设备(雷达)散热所需引入外界通风量减少。3000 m^-3 m/s工况下,在整流罩进气口质量流量为1.0 kg/s时,整流罩内部维持在39~40℃;6000 m^-3 m/s工况下,在整流罩进气口质量流量为0.5 kg/s时,整流罩内部维持在25.5~26℃。整流罩上强制通风进气口应布设在任务设备发热部件下方,同时在整流罩上部和后部开设专用排气口,保证整流罩内部空气流通。结论双向耦合计算方法可快速获取系留气球整流罩在各状态条件下的散热详情,为整流罩散热设计及内部任务设备的热设计提供详实设计依据,相比工程估算和单向耦合更加贴近实际状态,计算精度更高。双向耦合计算方法和仿真数据可为同类型系留气球整流罩散热设计提供参考。     

气动热效应对某红外导引头影响分析

导弹高速飞行时所产生的气动热,将影响探测器正常成像质量,从而影响导弹的命中精度和导引头的作用距离.由于新型隔热材料的采用,气动热对导引头性能影响减小很多.采用ANSYS软件对某导弹的气动热效应进行仿真,为高速导弹气动性能分析及其环境失效研究提供参考.     

加工误差对压气机叶栅气动性能的影响

目的 研究不同区域加工误差对叶片气动性能的影响。方法 选用轴流压气机出口级静叶叶中截面,以叶型厚度变化和中弧线变化为特征,分别在叶型前缘、最大厚度和尾缘区域添加加工误差,采用数值模拟方法,对比设计叶型气动性能,研究叶型各区域几何偏差对性能的影响。结果 叶型前缘几何偏差对气动性能的影响最大,偏差造成的中弧线偏移对性能变化起主导作用。尾缘区域几何偏差对性能的影响趋势与前缘区域完全相反。考虑叶型整体偏差时,轮廓度正偏差造成的性能恶化更加显著。结论 所得的几何偏差影响规律可为实际叶片加工过程中工艺的制定和超差审理提供数据支持。     

油罐车导静电拖地带防静电效果研究

通过对油罐车对地泄放电阻值的检测,并对比导静电拖地带接地前后油罐车对地泄放的电阻值,研究不同情况下导静电拖地带对油罐车静电泄放的效果,探讨导静电带作为静电泄放途径存在的必要性。     

气固耦合下填埋场气体渗流数学模型

本文首先假定垃级土内无机物的密度不变,在考虑降解率变化的情况下,围绕密度、质量与体积三者关系,推导了垃级土一维降解沉降模型,并利用该模型计算由于降解作用引起的体积变化.然后结合垃圾土的孔隙度方程、垃级土骨架的可变形性以及填埋气体的可压缩性,应用岩土力学和渗流力学理论,建立以气体压力、质点位移为基本变量的气固耦合渗流数学...     

再入攻角对弹头锥身气动热环境及结构热响应影响研究

目的 分析再入弹头锥身气动热环境及结构热响应,研究再入攻角振荡对其影响规律.方法 建立基于工程法的气动热/结构热响应耦合计算方法 ,并采用该方法 开展锥身典型位置气动热环境及结构热性计算分析.结果 随着再入攻角的振荡衰减,各典型子午面冷壁热流密度曲线围绕90°子午面热流密度曲线振荡,其振幅呈现先振荡增大、后振荡衰减的变...     

人为热对广州高温天气影响的数值模拟个例分析

基于广州市2009, 2000和1990年工业、交通、生活能源统计数据,通过能源清单法估算出广州市对应年份的人为热排放量,再通过在WRF模式中引入2009, 2000和1990年的下垫面数据和人为热排放方案,对2005, 2012和2017年广州市的3次持续高温过程进行模拟,从而评估不同年代人为热排放水平对广州市极端高温天气的影响.结果表明,模拟的2m气温较为准确,能合理模拟出城市地区的热岛效应,但对极端高温的模拟略有偏低,而引入人为热有助于改善模拟结果.在case2012中, 2009, 2000和1990年3种人为热排放水平使广州城市下垫面的平均气温分别上升0.53, 0.44和0.13℃,热岛强度增强0.43, 0.38和0.13℃. 3个模拟个例的结果均表明,日间的人为热排放比夜间大,但夜间气温及热岛强度的变化比日间要明显.     

多热源分散程度的数学模拟及对置换通风影响

通过建立多污染热源置换通风的三维数学模型,根据数值解分析三热源位置变化对多污染源置换通风效果的影响,结果表明:热源的位置变化对多污染热源置换通风效果的影响是很大的,房间内热源应紧凑布置以利于提高通风效果和节能。     

紊流作用下泥沙释放磷的试验及数值模拟

为研究水体紊动对泥沙释放污染物的影响,引入近似均匀紊流模拟装置,开展不同强度紊动作用下泥沙运动释放磷动态过程及基本规律的试验,研究表明:紊动扩散作用对泥沙解吸释放磷有着十分重要的影响,紊动较弱时,泥沙尚未起动,床面泥沙颗粒吸附的磷元素解吸至孔隙水中,在垂向紊动扩散作用下输送至上覆水中,将使得上覆水中溶解态磷浓度增大;紊动作用较强时,泥沙逐渐悬扬至水体中,悬浮泥沙颗粒吸附的磷元素直接解吸至上覆水中,泥沙浓度越高,溶解态磷含量增长速率越大,达到平衡的时间越短.通过耦合紊流模型、水流泥沙数学模型、污染物对流扩散模型和Langmuir吸附动力学方程建立了紊动作用下泥沙释放磷的垂向一维数学模型,针对试验条件进行数值模拟,模拟结果与试验数据吻合较好,平均相对误差低于10%,可为模拟天然水体中泥沙悬浮释放磷的时空演化提供参考.