进气道复杂蒙皮零件数字化制造技术研究

进气道复杂蒙皮零件制造是某型飞机的关键技术之一.通过计算拉形系数和极限拉形系数,分别对鼓包形蒙皮、侧凹形蒙皮、马鞍形蒙皮的工艺性进行了分析,采用试验方法确定了三段蒙皮零件的数控拉形工艺过程,并对深度马鞍形蒙皮拉形工艺方法进行了改进.建立了检验模具和成形模具的制造与协调方法,建立了蒙皮零件数字化制造流程.通过数字化技术的应用,提高了模具与零件的制造准确度,缩短了零件制造周期.     

新机尾锥复杂多曲面连接蒙皮精准成形的工艺研究

某飞机外表面尾椎蒙皮结构件由4项钛合金零件拼接构成,其外形较为复杂,制造过程中难以满足飞机的隐身要求。针对该项目中遇到复杂曲面连接的尾椎件精准成形问题,进行充分的工艺性分析,比较各种可行的工艺方法,形成最优加工方案:先预成形(热成形)后,再进行热校形工序,以消除撕裂、起皱等回弹和畸变问题,最终成形出满足装配要求的零件。     

进气道蒙皮拉形数值模拟的探讨

蒙皮拉形是航空航天制造领域的一种重要的加工方法，其先进程度是衡量一个国家飞机制造能力和水平的重要标志之一，因此发展蒙皮拉形技术对于我国航空制造业具有十分重要的意义。本文旨在应用有限元软件Mare／Mentat对现阶段进气道蒙皮拉形生产过程中存在的问题，采用数值模拟结合生产性试验验证的方法进行分析研究，提出解决方案，以确定该零件生产的工艺方案和工艺参数。     

复合材料主承力构件后压力框制造技术研究

先进复合材料的使用量已经成为衡量飞机结构先进性的重要标志,并且是提高飞机性能和市场竞争力的重要手段。国产民用大飞机复合材料后压力框零件作为后机身部段重要的工艺分离面,零件采用泡沫填充的Ω形加强筋与已固化蒙皮共胶结的全新材料和结构一体化成形。零件制造精度要求高、制造难度大,无论是设计还是制造均属国内首次。该项目研制具有一定的挑战性,研究以零件制造为牵引,详细介绍了零件结构选型、制造工艺流程、制造技术方案、数字化柔性加持铣切技术、检测技术以及适航审定等内容。期望通过对后压力框零件制造全过程中产生的问题与解决措施的详细描述,对民用飞机复合材料零件,特别是大型主承力构件的制造与适航审定等方面提供参考。     

无蒙皮复合材料网格结构设计与分析

无蒙皮复合材料网格结构是复合材料结构中承载效率最高的结构形式,但其设计成型较其他复合材料网格结构更为困难。本文以工程应用为目的,考虑工艺成型问题,定性与定量分析相结合。按网格形式选择、典型结构工程计算、有限元优化计算、确定工程方案及试验验证五个层次分级优化。最终达到结构形式、设计计算、工艺成型等各方面综合最优的效果。生产出的无蒙皮复合材料网格结构满足工程应用要求,同时找到了工艺成型薄弱环节,为制造最优结构创造了条件。     

自动铺带技术在复合材料机翼蒙皮的应用

对某型机复合材料机翼蒙皮的结构、材料进行分析,制定了某型机机翼蒙皮的铺带制造工艺方案。通过精确铺放控制设计、同向铺带与交叉异向铺带设计、自动铺放与激光投影、自动下料技术配合使用,成功将铺带机技术应用于某型机复合材料机翼蒙皮的制造,制造出的机翼蒙皮,其无损检测内部质量合格,铺带间隙和表面质量满足设计要求,为铺带机技术在复合材料铺带的应用奠定了坚实的基础。     

某型机马鞍形蒙皮的拉形加工

对马鞍形蒙皮零件进行了工艺分析,并根据数控蒙皮拉形机适用性广和加工能力强的特点,突破传统的蒙皮拉形工艺思路,首次将马鞍形蒙皮的凹模作为拉形模具,采用纵向拉形的方法,顺利地完成了某型机关键零件——进气道马鞍形蒙皮的试制任务。     

不锈钢薄蒙皮零件成形工艺

通过分析不锈钢薄蒙皮零件的结构及其成形工艺特点,拟定针对性成形工艺并进行相应工艺试验,研究了成形工艺对成形效果的影响,实现了该类薄蒙皮零件在纵向蒙皮拉形机上的拉形,解决了薄蒙皮成形质量问题,满足装配和表面质量要求。     

单臂梁复合材料全高度双曲面蜂窝夹层结构水平尾翼的研制

描述了单臂梁复合材料全高度双曲面蜂窝夹层结构水平尾翼的研制情况。根据飞机水平尾翼的结构特点和选材以及特殊力学性能的要求,提出了可靠的工艺方法,进行了大量的工艺试验。通过对水平尾翼的研制分析,可知采用预吸胶技术和预压实技术对厚零件的成功制造起到了关键作用;采用共固化技术保证了高强钢转轴和复合材料梁连接;采用回弹角模具设计,可以解决“П”字型零件的回弹变形问题;高强钢的表面采用喷砂处理技术以及平尾采用的预装配校验技术,有效地保证了平尾的胶接质量。     

工艺技术

采用多轴向激光系统制造下一代飞机零件改进产品质量和精度，同时降低制造飞机零件的成本是当今飞机制造厂继续生存的必不可少的条件。为了满足这些要求，Ａｅｒｏｃｈｅｍ公司及Ｌｕｍｏｎｉｃｓ公司共同在化铣方面取得了很大进步。化铣在减轻飞机零件重量中是一个非常精确和专业化的工序。在制造要求非常坚固但又要尽可能轻的大型复杂型面蒙皮时，这种工艺特别引人注目。它可以制造各种飞机、直升机、运载火箭和喷气发动机的外蒙皮和内部结构件。化铣过程虽然能减轻原来零件重量的70%，但需要很长的手工准备时间，并且在确定和保持零件正…     

双锥Bump压缩面设计及气动特性

采用反设计方法研究双锥Bump压缩面设计技术,该方法实质是融合运动间断边界在运动网格条件下对轴对称欧拉方程组求解.为避免激波捕获法对激波型面位置求解误差,应用计算域分块的方法预估第2道激波,在此基础上采用流线追踪法生成Bump压缩面;结合平面机身设计一双锥Bump实例,运用计算流体力学仿真手段对其进行黏性数值模拟.研究结果表明:①该模型流场结构仍保持较强的附面层扫掠能力;②在来流马赫数为2.0条件下,相比传统的正圆锥乘波体Bump压缩面设计,新型设计方法可使Bump外压缩系统总压恢复系数提高0.04左右,为Bump进气道性能提高奠定基础.      

连续伴随方法在二维高超声速进气道优化中的应用

针对连续伴随方法,开展在二维高超声速进气道优化中的应用研究。进气道构型采用基于特征线法设计的曲面压缩进气道,运用自由曲面变形FFD方法对进气道外压缩面参数化控制,在黏性情况下基于连续伴随方法以进气道流量为目标开展优化研究。采用三套网格研究外压缩面壁面灵敏度的影响因素,结果表明壁面灵敏度对边界层网格依赖性较强;通过有限差分法对连续伴随方法得到的目标函数梯度进行验证。基于以上方法和结论,采用拟牛顿BFGS方法以进气道流量为目标函数对外压缩面优化,优化后唇口处入射激波实现封口,外压缩面最大法向位移为5.6mm,进气道流量提高6.3%,整体性能得到提升。优化结果表明,伴随方法可有效应用于高超声速进气道优化。     

用紫外光固化复合材料制备充气展开器件的研究

系统研究了8种热固化剂的固化工艺条件对环氧树脂／玻璃布预浸料经预热固化、紫外光固化的影响。研究结果表明，采用70酸酐为预热固化剂、碘鎓婧盐为光引发剂，用玻璃布／环氧树脂预浸料制成的空间充气展开器件，经预热固化后，具有较好的柔顺性，表面不发粘，有较长的贮存期，能堆叠成很小体积，在充气展开后经紫外光固化照射能迅速光固化，光固化后的复合材料具有较好的力学性能和尺寸稳定性，能满足空间充气展开技术的要求，从而为紫外固化复合材料在空间充气展开技术中的应用找到了一条新的途径。     

电动通用飞机复合材料结构设计及验证技术

为了设计和制造出重量轻、工艺简单且经济实惠的电动通用飞机,提出了一种新型的复合材料结构设计和验证方法。对飞机的载荷传递进行了理论分析,采用CATIA对飞机结构进行建模,并使用PATRAN/NASTRAN进行了强度计算,根据计算结果,优化了复合材料铺层设计,采用二维图纸的形式快速完成发图。对所采用复合材料的组件和整机进行了一系列的力学试验验证,形成了一套适合轻型飞机的结构快速试验验证方法。根据不同类型零部件的特点采用不同的制造工艺,使生产成本和周期得到有效控制。设计结果、试验数据的有效性和工艺质量的可靠性已经在锐翔RX1E电动双座飞机上得到了证实,该飞机的各项性能满足设计指标要求。     

进气道结构完整性评定技术研究

进气道结构完整性评定是飞机结构平台研制关键技术,确保整个寿命期的飞机安全。介绍了先进歼击机进气道结构及载荷特点。研究了进气道结构完整性评定的两项关键技术:即基于结构几何非线性数值分析的结构总体和细节参数的确定技术和声疲劳试验件的设计及声载荷谱的制定技术。提出了技术解决方案并给出了成功应用实例。     

低损失融合式预旋喷嘴设计与研究

为减小整个预旋系统的流动损失,首先对带预旋集气腔进气孔、预旋集气腔、预旋喷嘴的冷气预旋流路进行了分析,发现进气孔和集气腔会导致预旋喷嘴进口流场不均匀,相较于进口均匀条件,预旋喷嘴总压损失系数增大0.026。在此基础上提出了一种将预旋集气腔进气孔、预旋集气腔和预旋喷嘴融合设计的低损失融合式预旋喷嘴设计方案,分析表明:融合式预旋喷嘴能有效减小冷气在预旋系统内的流动损失,在设计工况总压损失系数减小0.032,并使冷气在预旋系统内流动更加均匀,提升了预旋系统的整体性能。     

扩压式双S隐身进气道设计和流场分析

采用扩压式双S隐身进气道能够提高飞行器的隐身特性和综合性能。针对保形短程、高隐身、大偏距的亚音速隐身无人机进气道,以保形入口、中间控制面和出口截面为约束并结合多项式对中心线和面积、截面形状进行控制,实现对保形进口截面形状和弯曲形式复杂的双S隐身进气道的快速设计;在此基础上,研究中心线曲率、面积分布和中间截面形状等参数对进气道性能的影响。结果表明:双S进气道流场特性复杂,第二S弯处顶部的分离和空间二次涡引发的流场畸变的综合控制是设计的重点,通过截面参数约束并结合多项式能够对双S进气道内的流场品质进行控制;在中心线曲率、扩张角和多项式参数等配制上应该朝利于第二S弯流场稳定的方向靠近。     

空战仿真系统的数据库设计及应用

空战仿真系统的建立和运行需要大量的原始数据支持,目前数据库已经成为仿真系统数据存取的主要方式.本文针对小编队空战仿真系统的特点,从灵活性、安全性和可扩展的角度出发,在SQL SERVER平台下设计并建立了相应的数据库.为了满足实时仿真的速度和效率要求,本文还采用单件的设计模式设计了数据库连接和数据访问接口,并就如何提高访问速度对数据访问的方式以及数据表的数据结构进行了分析和探讨.本文设计的数据库系统已经成功运用于小编队空战仿真系统的开发和使用.     

喷水射流预冷对发动机进气温度及流场变化影响的数值研究

为减小整个预旋系统的流动损失,首先对带预旋集气腔进气孔、预旋集气腔、预旋喷嘴的冷气预旋流路进行了分析,发现进气孔和集气腔会导致预旋喷嘴进口流场不均匀,相较于进口均匀条件,预旋喷嘴总压损失系数增大0.026。在此基础上提出了一种将预旋集气腔进气孔、预旋集气腔和预旋喷嘴融合设计的低损失融合式预旋喷嘴设计方案,分析表明：融合式预旋喷嘴能有效减小冷气在预旋系统内的流动损失,在设计工况总压损失系数减小0.032,并使冷气在预旋系统内流动更加均匀,提升了预旋系统的整体性能。     

有无叶顶冷却涡轮叶栅气热性能的旋转效应研究

射流预冷技术可以有效降低进气温度并提高航空发动机的性能。为探究该技术在高空环境下对流场问题的影响,采用径向均匀射流方案,模拟高空条件,结合水滴的蒸发过程以及气液两相的耦合作用对预冷段射流喷水的情形进行数值计算。结果表明,径向喷射方案能够有效降低进气温度,在各个工况中,温降系数约为8%~26.7%;在高温工况中提高喷水量可以有效提高温降效果,工况6的喷水量和工作温度都是最大的,温降系数和蒸发效率分别达到了最高值的26.7%和73.9%;预冷段的压降损失和出口流场均匀度取决于来流马赫数和喷水量,高马赫数和较大的喷水量都会加剧压损与流场的紊乱程度,由于工况6的高射流量和气流马赫数,其在喷水装置处的压降系数达到了最大值的5.8%。