“飞机结构动力学设计、分析与试验技术研究”专刊序言

正飞机结构作为承载武器装备或乘员的平台应该具备良好的结构动力学特性。严酷的振动、噪声和冲击环境可能导致乘员不舒适、人机功效下降,甚至机载设备功能失调、飞机结构损坏,给飞机飞行安全带来威胁。我国在飞机研制和使用中曾多次出现结构动力学问题,造成了某些型号研制周期延长     

“航空武器装备结构动力学”专刊序言

飞机作为承载航空武器装备的平台,应该具备良好的结构动力学特性。严酷的振动、噪声和冲击环境可能会使飞机结构损坏、人机功效下降,甚至导致机载设备和武器装备功能失调,危害飞机飞行安全,削减军机战斗力,给部队造成不可挽回的损失。我国在飞机研制和使用中曾多次出现过结构动力学问题,造成了某些型号的研制周期延长,甚至机队停飞。主要原因是当时的飞机结构动力学设计技术体系不够健全,没有足够的技术基础和设计、分析与试验验证技术手段,以保障飞机承受在运行和作战条件下可能出现的振动、噪声和冲击环境,无法满足严酷的使用要求。     

民航客机乘员应急疏散仿真研究

对民航客机乘员应急疏散的仿真研究,不仅有助于飞机初始设计阶段对舱门尺寸、位置的布局设计,而且对客舱布局设计也有重要价值。本文在深入分析民航客机客舱内空间布局和乘员疏散特点的基础上,建立了模拟民航客机乘员应急疏散的元胞自动机模型,该模型将传统网格精细化为10cm×10cm的网格,从而更精确地模拟了乘员在应急疏散时正常前进与侧身前进的情形,同时考虑乘员的疏散速度可变,对元胞的是否可进入做了更符合实际的分析。通过采用该模型对舱门打开个数以及乘员年龄结构对应急疏散时间的影响进行仿真研究,结果表明:舱门开启个数对乘员应急疏散时间有着重要的影响,舱门打开过少会造成乘员长时间滞留在座位上;乘员的年龄结构也会影响乘员的疏散时间,老年乘员会对其身后的年轻乘员的疏散速度产生影响。采用精细化网格划分机制所建立的应急疏散仿真系统与传统元胞自动机算法相比,更接近于实际,具有一定的实用性。     

飞机结构健康监控模拟加载试验系统的设计

设计了飞机结构健康监控模拟加载试验系统,包括加载平台系统、大应变测试精度试验验证模块和关键部位模拟试验模块,用于研究传感器敷设方法对测试精度的影响,为光纤传感技术在飞机结构监测中的应用研究提供技术基础和理论依据。     

海洋环境服役飞机的全面腐蚀控制

从结构设计、材料筛选、表面处理、有机防护体系、防锈剂的应用、维护/维修、人员培训等方面,分析了国外海洋服役飞机的腐蚀防护与控制的发展状况。从腐蚀与防护系统工程的角度,提出了我国海洋服役飞机全面腐蚀控制的发展建议,主要包括加强细节的密封防水设计、应用先进高性能防护技术、加强维护/维修中技术与产品的研发和应用等几个方面。最终建立起海洋服役飞机表面防护研究体系,保证了海洋服役飞机的研制、生产和使用的顺利进行,全面提高了海洋服役飞机的使用寿命。     

飞机典型液压管路系统减振优化计算方法研究

目的研究管道走向和卡箍位置对管道应力的影响。方法以飞机典型液压管路系统为优化对象,对管路系统及支持结构进行动力学参数化建模,使用MATLAB和MSC.NASTRAN构筑基于遗传算法的自动减振优化计算平台,以管壁结构和飞机支持结构的动态应力响应最小为优化目标,对管路走向(包括拐折位置、曲率半径)、卡箍位置进行优化计算,从而建立一种飞机管路系统设计中的自动减振优化计算方法。结果使用建立的减振优化计算平台优化计算设计后,飞机典型液压管路系统最大动态应力值降低了50%。结论提供的优化方法能够有效地通过优化管道布置参数降低应力水平。     

直升机尾部结构疲劳及缺陷容限试验装置研制及应用

目的 获得尾部结构的疲劳寿命和检查周期,满足民用直升机适航验证要求,保证飞机的飞行安全,开展复合材料尾部结构疲劳及缺陷容限试验技术研究。方法 介绍了尾部结构疲劳及缺陷容限试验专用试验台、气动冲击设备、柔性自动特征扫描成像无损检测系统等的设计及研制,采用研制的成套试验装置,实现尾部结构试验件连接约束和载荷边界的全面真实模拟、复杂载荷谱的精确控制、冲击损伤缺陷预制及缺陷自动识别与检测。结果 经试验验证,载荷误差小于2%,冲击能量误差小于2%,缺陷检测误差小于1 mm,各项指标都满足项目研究目标和技术指标要求。结论 研究成果在民用直升机研制中得到了成功应用,可为后续其他直升机尾部结构疲劳及缺陷容限疲劳试验提供良好的借鉴,具有重要的工程应用价值。     

舰载飞机腐蚀控制与防护技术

分析了舰载飞机高温、高湿、高盐雾的服役环境特点,并阐述了舰载飞机易发生的腐蚀问题,提出了舰载飞机腐蚀防护与控制的研究思路,并对舰载飞机先进腐蚀控制与防护技术进行了总结,包括结构防护设计、选用综合性能优良的耐蚀材料、防护技术、舰上腐蚀控制维护/维修技术等。总结了舰载飞机全面腐蚀控制研究重点发展方向及建议。     

徐舜寿我国飞机设计研制的开拓者

在中国航空工业尤其是飞机设计事业的发展历程中,徐舜寿有着里程碑式的地位与贡献。他是我国飞机设计研制的开拓者和第一个飞机设计研究机构的创建人之一,培养了大批科技人才。他曾组织主持完成各类军用飞机的设计任务并解决了多项尖端技术,为我国航空工业的建设和发展作出了重要贡献。     

航天动力学环境的最新进展与技术展望

总结了近年来航天动力学分析、试验方面的最新成果。按照航天飞行器寿命期不同阶段的特点,对动力学试验与理论建模、分析预示、试验技术、测量方法,特别是地面气候复合以及高速飞行热结构动力学分析与试验方面的工作进行归纳,并指出存在的不足,以及未来发展的方向。通过工程研制中的分析与数据积累修正,在建模分析预示、条件制定以及测量技术等方面取得显著成果,但由于飞行器复杂,在准确精细预示方法、热结构预示与试验技术方面以及气候复合状态下的分析与试验方面尚需大量研究。应坚持理论与试验、工程研制与研究相结合的方式,不断完善持续改进,实现动力学精细化预示与天地一致性试验。     

基于PAM-CRASH的飞机着舰拦阻系统动力学仿真分析

目的研究拦阻和着舰过程中拦阻钩的动态响应,为拦阻钩的多冲动力学分析提供依据。方法运用PAM-CRASH软件建立着舰拦阻冲击动力学的有限元模型,将整个过程分解为着舰和拦阻两个不同的阶段,考虑柔性体的建模方法。结果通过仿真分析,得到拦阻着舰过程中响应最大的位置,得到绳索拦阻的最大载荷。结论针对飞机拦阻钩结构动力学模型,就其啮合过程进行了动力学仿真,考虑飞机的航向及下沉速度综合作用下拦阻绳索的动态响应,探索了柔性拦阻绳索结构的动力学模拟方式。     

侧面安全气囊对老年乘员损伤防护效率的仿真模拟

为评价轿车在发生侧面碰撞事故时侧面安全气囊展开时对老年乘员损伤的防护效率,采用Hypermesh、LS-DYNA和ls-prepost软件建立仿真模型,研究在车辆发生侧面碰撞事故后汽车有、无侧面可展开的安全气囊和是否正确佩戴安全带的情况下对后排60岁以上的老年乘员头、胸部损伤的动力学响应。结果表明:在车辆发生侧面碰撞时,老年乘员由于骨量流失,更加容易发生骨折,并造成机体内脏的损伤,现有的轿车侧面安全气囊在配合安全带同时使用时虽然能提升乘客损伤的防护效率,但现有的侧面安全气囊并没有考虑到老年乘员这一特殊群体,因此应对侧面安全气囊做适当的改进,采用缓冲性能更好的材料或增大其体积来更好地保护老年乘员。     

“飞机结构腐蚀修理与防腐改进技术研究”专题序言

正腐蚀对飞机的危害极大,不仅严重影响飞机的正常使用维护,大幅度增加修理难度和费用,而且会严重影响飞机的完好率,使结构强度和寿命显著降低,增加飞行安全隐患,甚至引发重大事故。国内外大量飞机的修理情况表明,结构腐蚀是飞机修理中最常见的问题,而且随着服役日历年限和大修次数的增加,结构腐蚀发展呈现显著加快的趋势。根据美国空军公布的统计数据,每年直接用于飞机腐蚀维修的费用在逐年增加,1990年超过7.18亿美元,     

水陆两栖飞机结构密封防水与排水设计

目的确保水陆两栖飞机在日历寿命周期内不会因积水问题造成严重腐蚀。方法根据水陆两栖飞机特殊的使用环境特点,综合笔者多年从事飞机腐蚀防护设计工作的经验,对结构密封防水和排水设计进行全面分析和论述。结果提出了水陆两栖飞机结构密封防水和排水原则,给出了水陆两栖飞机典型结构防水和排水的具体措施。结论已在大型水陆两栖飞机中应用,并顺利通过了水密试验验证。     

飞机重载大变形伸缩变体机构动力学仿真研究

目的为适应先进战斗机外形变体需求,设计复杂严重载荷环境下的伸缩机构,在整体弯曲、扭转等大变形条件下发挥支持变体运动和传递大载荷的系统功能。方法针对此类重载大变形伸缩机构,构建一种结合机构动力学和结构动力学的仿真分析方法,综合考虑运动过程中整体刚度分布变化带来的载荷、运动传递特性变化,以及局部轮轨运动组件的接触动力学细节,开展伸缩过程中的动力学仿真。结果计算获取了整个伸缩机构在严重外载荷下的伸缩过程运动参数变化和机构动响应,与典型盒段带载伸缩运动试验测试相比,机构连接交点载荷最大值的计算误差不超过7.9%,自由端位移最大值的计算误差不超过13.2%。结论建立的方法为各组件的传动传载性能优化和结构强度设计分析提供了一种可靠高效的仿真手段,对于变体飞机伸缩运动部件的结构/机构一体化设计有重要的应用价值。     

某型飞机腐蚀防护及设计改进

目的针对某型飞机的腐蚀问题开展研究,制定结构腐蚀修理和防腐改进措施。方法对外场飞机的腐蚀情况进行统计归类,对现有飞机防护体系进行梳理,分析结构腐蚀原因和防护体系的不足。在对飞机服役地区环境进行实测的基础上,编制飞机地面停放环境谱和飞机结构局部环境谱。研究制定结构防护体系设计改进措施,并通过加速腐蚀试验验证设计改进效果。结果与结构设计改进前的原始状态相比,防腐改进后的结构日历寿命提高1.6~5倍。结论飞机防护体系薄弱的情况下容易引发多种类型的腐蚀问题;系统地对飞机结构腐蚀问题进行治理,才能取得令人满意的效果。     

垂尾方向舵悬挂点螺栓断裂分析及改进

目的 分析某型飞机在使用中其方向舵第4悬挂点连接螺栓出现不同程度断裂损伤的原因,并进行设计改进。方法 从宏观和微观2个方面研究螺栓的断口形貌和特征,对螺栓材料进行金相组织分析和力学性能测试,与同类型飞机相同位置螺栓的结构和功能进行对比分析。结果 螺栓断口边缘无明显的腐蚀和氧化特征,无有害的夹杂物和磷化物,硬度及拉伸强度符合材料力学性能要求。该型飞机方向舵第4悬挂点连接螺栓的结构较同类型飞机相同位置的螺栓结构应力集中更加明显,材料强度更低,存在设计缺陷。结论 连接螺栓断裂性质为疲劳断裂,螺栓受到异常的拉伸和弯曲循环载荷作用是导致其疲劳断裂的主要原因。基于裂纹原因及性能对比分析提出的设计改进方案,在螺栓选材、强度、刚度和耐久性等方面符合飞机结构设计规范,经验证,满足飞机装配技术要求,实践表明,能够确保飞机寿命期的安全使用。     

利用日光能催经降解水体有机污染物研究进展

以日光为驱动力的高级氧化技术在总体上尚处于实验研究阶段，但具有良好的应用前景。反应器设计近年已由高倍聚光式转为非聚光式；ＴｉＯ２纳米级材料与含ＴｉＯ２复合体的研制提高了多相体系的光催化降解速率；有机物结构、光照与催化剂条件及溶液条件对降解动力学影响的研究也取得了进展。     

利用日光能催化降解水体有机污染物研究进展

以日光能为驱动力的高级氧化技术在总体上尚处于实验研究阶段,但具有良好的应用前景．反应器设计近年已由高倍聚光式转为非聚光式;ＴｉＯ２纳米级材料与含ＴｉＯ２复合体的研制提高了多相体系的光催化降解速率;有机物结构、光照与催化剂条件及溶液条件对降解动力学影响的研究也取得了进展     

飞机实验室低温试验方法研究

为了在实验室内进行飞机整机的低温试验,对低温试验方法进行了研究。通过分析国内外相关低温试验标准和国外飞机实验室低温试验,从试验目的、试验特点、试验条件、试验控制、试验科目、试验步骤、试验中断处理等方面,研究了飞机实验室低温试验方法。应用该试验方法,在国内首次完成了某型飞机的实验室低温试验,试验内容涵盖飞机系统、飞机地面保障设备和飞机地面保障程序,获得了在外场试验难以甚至几乎无法获得的试验数据。研究的试验方法适用于飞机实验室低温试验,将有助于我国飞机低温环境适应性设计。