预测弹射座椅成功穿盖的方法

应急救生时成功地廓清弹射通道非常重要。它是导致成功弹射和回收乘员的第一步。现有三种方法廓清弹射通道,即弹盖、破盖和穿盖。其中以对穿盖过程了解得最少。而穿盖却在提高救生性能和降低飞机复杂性方面最起作用。很多装备有弹射座椅的美国海军的飞机,不是以穿盖弹射作为基本救生模式,就是作为以弹盖或破盖为救生基本模式的备份装备。穿盖方式的研制通常是采用“试行错误”试验的结果,进行这种试验须试验不同的椅装穿盖器和不同的椅—盖行程,直到得到可接受的结果为止。显然这样的试验既费钱又费时。穿盖问题之所以复杂是由于其涉及的因素较多,诸如穿盖器的材料、形状、安装位置;舱盖几何形状、材料、厚度;舱盖温度以及座椅速度都必须考虑。现行海军救生系统试验计划(海军航空兵通用弹射座椅NACES的换代)非常重视开发能较好地预测优化弹射座椅穿盖能力的方法,通过努力,确定了预测不同弹射座椅成功穿盖能力的试验工具和方法。     

救生伞技术的发展

救生伞是弹射座椅的重要配套设备。在飞机失事时,救生伞是在弹射座椅弹射以后拯救飞行员的必备工具。救生伞装在弹射座椅上,在应急弹射和人椅分离以后,飞行员乘张满的救生伞安全下降到地面。     

弹射救生过程数值计算及损伤风险评估

针对从弹射程序启动到飞行员着陆之间的各个阶段,建立了能够对横滚、俯冲等复杂弹射条件进行计算的数学模型。结合某型座椅的具体参数与气动力数据,针对具体算例求解了弹射救生过程,与实验结果进行了对比。根据模型的计算结果,以动态响应指数(DRI)对不同弹射初速下的损伤风险做出评估,并指出了在不同速度下气动过载的影响。     

过载与弹射速度关系研究及神经网络实现

 弹射速度是弹射座椅双态程序控制的主要输入参数之一,其和弹射高度一同决定了救生伞的开伞时间。试验发现,在某些特定的条件下,弹射速度的测量会出现较大误差从而严重影响弹射救生系统的救生性能。提出一种根据弹射座椅出舱瞬间人椅系统体轴 x 方向过载( n_x )值判断弹射速度的方法。建立了人椅系统出舱阶段的数学模型,在MSC.EASY5基础平台上开发了模块化的仿真模型,并基于批处理原理进行了求解器设计。通过数值仿真,建立了平飞状态不同弹射高度及弹射离机质量下体轴 x 方向过载值与弹射速度之间的关系曲线。利用基于误差反向传播算法的人工神经网络,即BP神经网络实现了输入向量（弹射高度及体轴 x 方向过载）到输出值（弹射速度）之间的连续非线性映射。分析了不利姿态参数对关系曲线的影响,在满足工程要求的情况下,可以忽略其影响。用本文方法判断得到的弹射速度与地面弹射试验数据进行了比较,结果表明误差满足工程要求,可以作为弹射速度测量的一种余度设计。     

某型飞机应急救生技术适航审定要求研究与探讨

介绍了美国联邦航空局和中国民航局关于通用飞机安装弹射座椅的适航技术要求;分析了飞机应急情况救生技术的现状及其发展趋势,以及安装弹射座椅的飞机现有的适航技术要求及规定;并对安装弹射座椅的特技类飞机适航审定提出了一种思路和建议。     

计及弹射滑车质量的某舰载无人机弹射动态响应分析

舰载无人机是未来海上作战的关键装备,其弹射动态性能严重影响起飞安全。弹射滑车与舰载机起落架弹射杆相连,在牵制杆突卸弹射滑跑过程中共同组成一个耦合动力学系统。目前,国内外尚缺乏对此耦合系统动力学特性的研究。以由某无人机改造的弹射型为研究对象,建立了包含弹射滑车质量的弹射动力学模型,并开展了拖拽弹射过程的动态响应分析,结果表明：弹射滑车的惯性力会沿着弹射杆传递到前起落架上,拖拽弹射过程中前起落架载荷波动幅度增大,前起落架撑杆、弹射杆以及前轮垂向载荷峰值分别增加了23.4%、21.6%和14.0%;前起落架缓冲器压缩量变化范围扩大了30.4%;前起落架纵向和垂向的载荷振荡频率分别从90.9 Hz和5.2 Hz降到26.3 Hz和4.4 Hz。     

火箭弹射座椅乘员抓握中央拉环耐限力研究

火箭弹射座椅中央拉环是乘员启动应急离机程序的操纵手柄,同时还承载着对乘员手腕的防护功能。中央拉环的外形影响了抓握的姿势,而不同的抓握姿势,也直接决定了人体手臂的气流吹袭载荷。文中先分析了国内外典型弹射座椅中央拉环的外形和使用特点,通过对乘员不同姿势握持中央拉环的耐受力实测,提出了一种有利于乘员做出对抗动作的抓握姿势和外形,并对其进行了仿真分析和试验,为后续弹射座椅的中央拉环改进设计和乘员上肢防护提供参考。     

同心筒式发射装置附加弹射力影响因素分析

采用同心筒式发射装置发射导弹时,弹底会受到附加弹射力的作用,其值主要取决于排气狭缝宽度、增力装置、导流锥等因素.利用动量方程积分形式推导出附加弹射力的理论公式,分析各种因素对附加弹射力的影响,并利用数值模拟技术进行验证.结果表明:筒底所承受冲击力与弹底所受的附加弹射力呈正相关;减小内外筒间缝隙可提高弹底所受的附加弹射力;加导流锥能降低筒底所受的冲击力.导流锥母线越光滑,筒底所受到的冲击力就越小;增加导流锥后,燃气流动达到稳定状态的时间与无导流锥时所需的时间近似于相等.      

连续式跨声速风洞短轴探管设计与试验

为深入研究不同类型短轴探管的测值特性，设计了多种无需张线固定的短轴探管，通过风洞试验开展了相关探索研究。试验结果表明:不同外形参数的短轴探管与长轴探管在马赫数在0.95以下时马赫数方均根偏差量差异不超过0.000 3，马赫数修正量差异不超过0.000 8，测值曲线无明显变化；马赫数在1.0~1.4区间时，不同形式的短轴探管与长轴探管的测试结果存在明显差异，优化短轴探管头部外形参数、增加柱段长度可不同程度地降低头部对试验段流场的干扰。      

高速弹射试验机操稳性能的计算与试飞

本文介绍了为研究高速弹射试验机的操稳性能和在弹射力扰动下飞机的动态响应,把弹射力以瞬态脉冲载荷的形式作用于飞机时所建立的数学模型和采用的计算方法.把计算结果与试飞结果和原型机试飞结果作了比较,计算结果与试飞结果的一致性是令人满意的。这为高速弹射试验机的安全飞行和指导飞行员实施弹射试验提供了可靠的依据。     

人体对模拟着陆冲击动态响应特性研究

为了探讨飞船返回着陆时不同强度不同姿态冲击下人体动态响应特性,５名健康男青年,以仰卧２０°承受４～１０ｇ,５０～８０ｍｓ;仰卧３０°～６０°,１０ｇ,５０ｍｓ,半正弦脉冲的着陆冲击。分别记录冲击塔平台,座椅及人体头、肩、胸和髂处的Ｚ和Ｘ向加速度及被试者心电图。经分析计算,给出了人体动态响应与冲击强度以及它与仰卧角的关系式。为进一步研究人体冲击损伤的防护和人体冲击动态响应的建模提供了依据。     

平底圆筒底部垂直撞水的实验及数值计算

实验采用 4种不同厚度底板的圆筒模型。以不同下落高度撞水,测量底板径向压力分布和应变响应。数值计算中联立求解底板弹性动力响应方程和流场方程。实验和数值分析表明底板的初始几何缺陷和弹性变形对冲击压力具有较大影响     

胸腹部不同部位撞击伤特点及损伤机理

用摆锤式冲击台对１１３只家兔胸、腹不同部位进行了钝性撞击实验。撞击速度６．７～１０．５ｍ／ｓ,相对压缩量０．１８～０．５０。观测到侧胸撞击伤重于正胸撞击,侧胸撞击易引起升主动脉损伤和肋骨骨折,还易引起肝脏损伤。上腹撞击损伤重于侧腹撞击,上腹撞击易引起肝脏损伤。提出胸部撞击要着重于侧胸部防护,腹部撞击要着重于上腹部防护。提出用冲量ＭＩ和冲击功ＷＩ分别估计胸部和上腹部撞击损伤程度及其ＤＥ,５０值。     

水平冲击下头排乘员损伤及保护姿势研究

为研究水平冲击下不同参数对于头排乘员损伤的影响及不同保护姿势的保护效果。首先进行水平16g动态冲击试验，建立相应的数值模型，验证模型有效性；其次通过正交试验设计进行参数研究，揭示头排座椅间距、安全带刚度、隔板刚度、安全带固定点位置对于乘员损伤的影响；最后研究直立式、抱脚式、手顶式3种姿势对于头排乘员的保护效果。结果表明头排座椅间距以及隔板刚度对乘员头部损伤影响显著；头排乘员头部、颈部、股骨、胫骨损伤对安全带材料特性及安全带固定点位置不敏感；抱脚式、手顶式保护姿势均对头排乘员头部有较好的保护效果。在水平冲击下采用头部前倾的抱脚式保护姿势可使头排乘员头部、颈部、股骨及胫骨损伤均小于限定值。     

水下燃气-蒸汽弹射气-液两相流场数值研究

基于计算流体动力学方法和均质多相流理论,采用汽化模型模拟燃气与冷却水的汽化过程,使用动态网格分层技术模拟导弹的运动,对燃气-蒸汽弹射气-液两相流场进行三维非定常数值研究.通过与固体火箭发动机尾焰喷水效应实验对比,验证了数值方法的有效性.研究了弹射过程中流场结构、二次流现象和变深度弹射载荷和内弹道变化规律.结果表明:导弹弹射过程中汽化现象发生在弯管壁面处,汽化后的燃气-蒸汽高温区随着发射筒体积的增加发生偏移;燃气-蒸汽在发射筒和弯管截面上存在隔离区和二次流动现象,并且形成不同结构形式的漩涡;弯管受到的最大冲击力出现在0.16s附近和30°~ 60°弯曲角范围内;弹射深度每增加10m,观测点压力增加0.25MPa,弹动时间延迟0.01s.      

突扩区/火焰筒头部流动特性研究

本文试验研究某型直流短环燃烧室突扩区/火焰筒头部流动特性,测量突扩区,火焰筒内外环气流通道及整个燃烧室的总压损失和燃烧室各股气流通道的分流比,采用LDV多谱勒激光测速仪测量突扩区流场。通过对二种燃烧室和七种不同结构方案的突扩扩压器流场测定,综合分析突扩扩压器主要几何参数对流场参数,总压损失及分流比等燃烧室性能参数影响规律,为燃烧室的研制和改进设计提供有用的试验依据。      

THERMAL REGULATION OF HEAD REGIONAND ITS SELECTIVE COOLING

ＴＨＥＲＭＡＬＲＥＧＵＬＡＴＩＯＮＯＦＨＥＡＤＲＥＧＩＯＮＡＮＤＩＴＳＳＥＬＥＣＴＩＶＥＣＯＯＬＩＮＧＰａｎｇＣｈｅｎｇ；ＧｕＤｉｎｇｌｉａｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｐａｃｅＭｅｄｉｃｏ－Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ，１００...     

混杂纤维复合材料的冲击特性

 本文通过Charpy冲击试验,对混杂纤维复合材料的冲击强度、冲击韧性指数随混杂比、界面数变化的规律以及冲击混杂效应作了研究,并且建立了冲击强度估算模型。     

A new landing impact attenuation seat in manned spacecraft biologically-inspired by felids

When manned spacecraft comes back to the earth, it relies on the impact attenuation seat to protect astronauts from injuries during landing phase. Hence, the seat needs to transfer impact load, as small as possible, to the crew. However, there is little room left for traditional seat to improve further. Herein, a new seat system biologically-inspired by felids’ landing is proposed.Firstly, a series of experiments was carried out on cats and tigers, in which they were trained to jump down voluntarily from different heights. Based on the ground reaction forces combined with kinematics, the experiment indicated that felids’ landing after self-initial jump was a multi-step impact attenuation process and the new seat was inspired by this. Then the construction and work process of new seat were redesigned to realize the multi-step impact attenuation. The dynamic response of traditional and new seat is analyzed under the identical conditions and the results show that the new concept seat can significantly weaken the occupant overload in two directions compared with that of traditional seat. As a consequence, the risk of injury evaluated for spinal and head is also lowered, meaning a higher level of protection which is especially beneficial to the debilitated astronaut.