大展弦比机翼几何非线性颤振风洞试验研究

目的研究大展弦比机翼在飞行过程中,由于大变形造成几何非线性效应带来的几何非线性颤振问题。方法针对几何非线性颤振问题,设计相应的风洞试验模型,并完成不同变形下的颤振风洞试验,对机翼不同变形下的试验结果进行比较,摸清其几何非线性颤振特性。结果在几何非线性的影响下,机翼的颤振速度随着变形的增大而下降,并且发散模态及颤振频率都发生改变,大变形下的颤振速压下降到小变形时的71.7%。结论在研究大柔性、大展弦比机翼的气动弹性特性时,必须考虑几何非线性效应的影响,否则其颤振特性结论会存在较大的误差。     

基于QMEC分析的青藏高原不同类型冰川前缘地土壤微生物功能潜力

微生物通过多种功能代谢过程主导着因气候变暖裸露的冰川前缘地土壤元素的地球化学循环.以青藏高原的海洋型冰川、亚大陆型冰川和极大陆型冰川的前缘地土壤为研究对象,分析不同类型冰川前缘地土壤的微生物功能特征.依次选择玉龙冰川、天山乌鲁木齐1号冰川和老虎沟12号冰川作为三类冰川的典型代表,采用高通量功能基因芯片(QMEC)检测土壤微生物的功能基因特征.结果表明,在三类冰川前缘地土壤中,半纤维素降解基因和还原型乙酰辅酶A途径相关的碳固定基因丰度最高,三者主要的氮功能基因和氨化作用有关,磷、硫功能基因则主要与有机磷矿化过程和硫氧化过程相关.其中,水热条件较好的海洋型冰川的微生物功能基因的种类与丰度最高,其次为环境较为干燥的极大陆型冰川.三类冰川前缘地土壤的微生物功能基因结构的显著差异,证实了地理环境差异对微生物功能特征的影响,也为不同类型冰川前缘地土壤微生物的功能及其介导的元素地球化学循环研究提供了基础.     

前缘增生组合式滑坡群的发育特征与形成机理

通过采用系统论理念和构造体系观点来研究滑坡群,指出前缘增生组合式滑坡群是最新研究认识的3种基本型式滑坡群中较简单、较常见、较重要的类型;并介绍了该类型滑坡群的平面组合、构图特点和发育特征,分析、探讨了该类型滑坡群的形成条件、形成机理及演化过程;揭晓了增生滑坡为什么会出现在老滑坡或古滑坡的某一特定部位这一滑坡群研究的核心或关键问题,认为解决这一问题就可以把握增生滑体出现在什么部位的规律,从而可为较大尺度滑坡灾害的风险评估和预测、预警分析提供必要的依据。     

神奇飞机连续飞5年

日前，一种名为奥德修斯（Odysseus）太阳能飞机在美国问世。它在各项条件具备的情况下能在空中连续飞行停留5年以上。它有Z型机翼，翼展长达150米，因此这种飞机的形态使它能够在阳光中调整姿态来吸收尽可能多的太阳能。     

高超声速飞行器翼前缘射流降热研究

目的获得高超声速飞行器翼前缘射流降热机理。方法通过计算流体力学(CFD)方法,针对典型高超声速带翼飞行器开展飞行马赫数为15条件下的射流干扰热环境规律研究,分析无射流翼前缘气动加热特性,确定热流严酷射流开孔区域,分别在翼前缘激波干扰及翼后段布置射流孔,并设计射流流动参数,开展射流总压与来流总压比率在0.002～0.02范围内的流场仿真计算,获得局部流动及表面热流分布特性,针对计算结果进行对比分析。结果随着总压比率逐渐增大,激波干扰以及机翼后段射流孔区域热流均显著降低,降幅达76%～99%。翼中段无射流典型位置总压比率为0.002时热流增高,增幅为11%～24%,随着射流总压增大热流降低,降幅达68%～86%。高射流总压比率局部射流孔前热流增大2倍以上。结论射流影响下降热机理是射流将高温气体推离壁面,局部表面热流显著降低。低射流总压比率亚音速射流作用区域向下游延伸距离短,不会引起局部再附热流增大。高射流总压比率音速射流降热影响向下游明显延伸,增强射流强度可以增加延伸区长度,同时会诱导局部射流孔前再附热流显著增大。     

考虑机翼柔性影响的发动机安装系统隔振设计研究

目的研究综合考虑安装系统的隔振效率、振型解耦、机翼柔性等因素影响的涡桨发动机安装系统隔振设计方法。方法首先对二自由度系统的动力学特性进行理论推导,得出机翼柔性在安装系统隔振分析中的重要性。进一步将弹性中心理论应用于发动机安装系统设计中,获得双平面五点式安装系统主要设计变量的优选参数。为分析柔性机翼对该设计过程的影响,利用有限元和多体动力学方法建立安装系统的刚柔混合计算模型,并进行分析。结果机翼阻尼对高频共振响应影响较大,垂向刚度比大于2时,安装系统取得较好的减振效果。结论综合考虑机翼柔性及振动解耦等因素的发动机安装系统隔振设计方法可以为航空发动机安装系统的工程设计提供参考。     

机翼前缘抗鸟撞设计中的结构选型研究

目的通过仿真及试验对比六种机翼前缘构型,为机翼前缘发图选型提供参考。方法以某型飞机机翼前缘结构选型设计为例,对其抗鸟撞性能进行分析。通过对比复材蒙皮蜂窝结构、复材蒙皮蜂窝加吸能板结构以及纯金属结构等不同结构形式的质量变化及抗鸟撞吸能特性,发现纯金属结构前缘抗鸟撞性能具有优势。结果试验数据与仿真计算结果谱型一致,试验曲线应变峰值为0.0108,仿真结果应变峰值为0.0103,两者相差仅5%。结论仿真计算有效,且符合预期要求。     

C/SiC复合材料波纹点阵结构进气道前缘设计与制备

目的 C/SiC复合材料进气道前缘轻量化设计与制备。方法基于进气道气动外形和结构要求,建立波纹点阵夹芯结构的进气道前缘有限元模型,然后按照德国航空中心H2K超声速风洞试验室试验的数据进行反演,得到进气道前缘的热流密度分布,据此进行边界条件加载,在模型中考虑固体导热、表面辐射以及空腔辐射三种传热方式。采用瞬态传热算法,求解100 s下进气道前缘的温度场,为了进一步降低C/SiC复合材料波纹点阵结构进气道前缘的最高温度,设计不同的进气道前缘尖端半径,并进行优化。最后根据优化得到的波纹点阵进气道几何参数,采用PIP法制备出C/SiC复合材料点阵结构进气道前缘。结果进气道尖端半径小于0.5mm时,最高温度高于1800℃,超过C/SiC复合材料极限温度;进气道尖端半径大于1.0 mm时,最高温度为1520℃,低于C/SiC复合材料极限温度;进气道尖端半径大于2.0 mm时,增大半径对降低进气道前缘最高温度没有明显的作用。不同进气道前缘尖端半径下,最高温度达到稳态的时间不一样,半径等于0.5 mm时,进气道前缘达到稳态的时间约为30 s左右。随着前缘尖端半径增大,最高温度达到稳态的时间增加,半径为1.0 mm时,达到稳态时间约为60 s。结论进气道前缘最高温度随着尖端半径增大明显降低,当半径大于2.0 mm时,增大半径对降低进气道前缘最高温度没有明显的作用。     

热塑性复合材料高速冲击时不同失效模式对比分析研究

目的准确地对热塑性复合材料前缘结构进行抗鸟撞冲击设计。方法首先基于刚度退化、材料塑性及应变率影响的复合材料本构关系,通过霍普金森拉-压杆测试得到热塑性复合材料的动力学性能参数。基于不同的失效模式,采用PAM-CRASH显式有限元法,针对运输类飞机热塑性复合材料机翼前缘结构在高速冲击时的破坏形式进行对比分析研究。结果热塑性复合材料较其他复合材料在临界拉伸损伤极限值和纵横向及屈服应力的率相关性上具有更好的性能。冲击分析时,失效应变应考虑材料破坏瞬间的强化效应。剪切应变取值为0.1左右时,前缘结构计算仿真失效的结果与试验结果一致性较高,应变误差仅为6.2%,破坏尺寸误差为4.9%。结论在复合材料失效参数较复杂的情况下,抗冲击设计可将拉伸、压缩、剪切及层间失效等多目标优化设计简化为等效剪切应变失效的单目标优化,此方法可推广应用于其他类型复合材料的抗冲击设计。     

一块隔热泡沫导致的失事

在航天飞机起飞后不久,外挂油箱上的一块隔热泡沫脱落,撞在了＂哥伦比亚＂号的机翼上,分解成一堆碎片。航空航天局的高层认为,泡沫撞击只是维修问题,可以在航天飞机返航后再做检查,因此并未采取进一步的措施。