民机应急撤离实验与仿真研究进展

民机乘员的应急撤离是人-机-环境多系统耦合作用过程,涉及人员行为、客舱环境、灾害情况等复 杂因素,客舱布局、人员属性、应急措施等均对应急撤离过程及结果有显著影响。由于应急撤离与民机安全性 直接相关,运输类飞机适航标准规定44座以上的民用飞机需进行全尺寸应急撤离适航符合性演示试验,要求 在指定环境条件下于90s内完成撤离过程。本文梳理了适航标准对民机应急撤离的要求,对应急撤离实验研 究方法和数值仿真方法进行了总结归纳,并结合未来民机安全设计需求和相关技术的发展对应急撤离问题研 究的发展趋势进行了展望。     

民用飞机应急撤离试验仿真模型浅析

结合国内民机研制的发展,回顾了国内外对应急撤离试验仿真模型的研究,对应急撤离试验仿真模型建立方法进行了分析,初步建立了民机应急撤离试验仿真模型,后续对仿真模型进一步完善后,仿真结果可以为飞机顶层设计提供概念和方法指导,降低地面验证试验的风险。     

基于元胞自动机的民机应急撤离仿真系统设计

介绍了一种基于元胞自动机求解民机应急撤离问题的方法,提出了民机应急撤离仿真系统设计的总体思路.在此基础上,按照人一机一环境系统工程的思想设计了层次化的体系结构和相应的功能模块,分析了系统设计过程中涉及的关键技术及其实现方法.最后开发了面向对象的民机应急撤离仿真系统,并通过典型的客舱布置方案进行了计算验证,结果表明设计的...     

民机应急撤离及救生系统设备配置分析

民机应急撤离及救生系统是在飞机出现意外等紧急情况下能使旅客快速撤离飞机、挽救乘员生命安全的关键系统,它包括迫降陆地后的应急撤离设备、追降水面上的水上救生没备以及必要的医疗救治设施。通过分析当代民机应急撤离及救生系统设备的配置情况,从适航要求方面分析民用飞机在几种救生模式下应急撤离及救生系统的配置需求。     

民用旅客机撤离过程动态引导方法研究

紧急情况下民用旅客机乘客的撤离疏散过程存在无法充分利用所有可用出口的问题,为了减少旅客机紧急情况下乘员的总撤离时间,基于元胞自动机理论,考虑出口可用性动态变化对撤离过程的影响,提出一种旅客机应急撤离过程动态估算方法,制定五类共计20条撤离规则,建立旅客机应急撤离引导模型。以某149座旅客机为例,使用引导模型进行仿真分析,并与未经引导的撤离过程进行对比。结果表明:引导模型可充分利用所有可用出口,可使总撤离时间减少6%以上,最优性能统计值减少30%以上。     

飞机乘员应急撤离可视化仿真方法研究

本文提出一种大型飞机应急撤离的三维可视化仿真方法。通过元胞自动机模型进行二维仿真,得到撤离路径,再结合数字化平台Delmia上建立的大型飞机客舱三维可视化仿真环境,进行飞机应急撤离的三维可视化仿真。通过仿真可以对飞机应急撤离的时间、撤离行为进行评估与分析。结果表明:该方法对于大型飞机总体初期方案设计中的应急撤离过程的评估和结构布局优化工作以及适航符合性研究具有周期短、费用低的优势,具有良好的工程应用价值。     

民机客舱安全及保障措施分析与实验研究

客舱安全直接影响飞机的整体安全水平。通过分析民机客舱安全定义及内涵,将客舱安全归纳为客舱安全设计和客舱安全管理两大类。根据适航条款,对客舱安全保障措施进行了分析。基于动态客舱应急撤离实验环境,通过实验验证了应急出口打开时间、应急出口撤离率、乘务员职责等保障措施。实验表明,翼上Ⅲ型应急出口的平均撤离速率为1.12人/s,平均人流量为1.21s/人,与FAA的试验结果基本一致。前登机门(C型)的平均撤离速率为0.41人/s,平均人流量为2.27s/人,与FAA差异较大,原因在于FAA试验没有配置充气滑梯。客舱离地较高,参试人员在滑梯处的犹豫和不正确的跳下滑梯姿势是影响出口撤离率和滑梯平均人流量的主要因素。乘务员对应急撤离起着重要的作用,舱内烟雾对应急撤离有一定影响,面罩脱落基本上不影响人员的撤离。     

民用飞机客舱应急撤离仿真算法研究

在飞机应急撤离的仿真模拟中,国内多采用元胞自动机模型模拟疏散的人群,该模型计算较快,但把 疏散者视为同样的粒子,忽略了个体差异,因此与实际撤离情况存在差异。采用智能体模型,建立个人的行为 规则;采用适合飞机应急撤离的 A* 算法选择估值函数,建立人物模型,针对波音737灢700飞机客舱进行应急撤 离过程的仿真模拟,并与前人实验结果和权威软件airEXODUS仿真结果进行验证对比。结果表明:本文算法 的仿真结果与实验结果接近,更接近真实疏散情况。     

载人飞船组合体期间应急撤离任务规划

航天员长期驻留载人航天器组合体期间,当发生影响驻留安全的故障且决策应急撤离时,需进行应急撤离任务规划,合理安排撤离期间各飞行事件执行时机,以保障航天员安全及时撤离。为此,首先在对应急撤离各影响因素深入分析的基础上,重点研究撤离期间分离点选取需满足的约束条件,并构造拉格朗日函数求解满足条件的分离点;其次以求解的分离点为基准,对分离前后飞行事件进行人工规划;最后,以测控区内发生载人环境异常故障,地面决策应急撤离为例进行规划,实现了撤离项目和撤离时间的量化。结果表明：本文采用的方法能够在应急撤离允许处置时间内完成撤离,且分离前后各事件满足约束条件,测控等待时长较短,能实现航天员在应急情况下安全撤离。     

民用飞机应急撤离信号系统测试台设计

关于机上应急撤离相关配套设施的研究,长期以来都是民用飞机安全方面研究的重要领域之一,由于民用飞机的机上人员较多且较为分散,当飞机在空中飞行时出现紧急情况,成功迫降到地面后,需要将机上人员安全快速有序地撤离到机外指定地点。机上应急撤离成功的关键因素之一就是将应急撤离指令快速地通知到机上的每一个人(包括飞行员、乘务员以及乘客),飞机上的应急撤离信号系统就起到了这个作用,它建立了飞行员和乘务员之间快速简洁的联络通道,通过按钮、灯光及音响提示完成了应急撤离相关的信息沟通,有效提升了机上应急撤离的效率。为了保证应急撤离信号系统的装机质量,提升研制的效率,设计了一个应急撤离信号系统测试台,可用于应急撤离信号系统在地面进行全面完整的功能测试。     

导弹舵机非线性因素对高精度姿态控制影响的研究

舵机在制造、安装等过程中产生的非线性因素,会对导弹的飞行状态造成相应影响。在进行某型导弹全数字仿真时,为了研究非线性因素产生的影响,介绍了舵机中存在的典型非线性因素特性,建立了包含线性舵机模型的发射坐标系下的导弹六自由度模型,并在线性舵机环节中依次添加死区、间隙、零位偏移等非线性因素,分别进行仿真实验。通过数据对比得出了分别添加死区和间隙时对攻角具有较大影响,零位偏移的方向决定了其对滚转角和攻角的影响程度,但仍均满足飞行任务要求的控制精度的结论。     

行星轮系动态啮合应力研究

针对行星传动齿轮系的结构特点,建立了行星齿轮和主动齿轮的非线性接触有限元模型,应用AN-SYS软件进行了动态接触分析的研究。基于研究结果,建立了可以体现行星齿轮系在工作过程的啮合应力变化情况的计算模型,可以直观地观察到行星齿轮系从开始啮合到完全脱开整个过程中的应力分布及变化情况。选择20节点六面体单元,模拟齿轮受载情况,迅速、高效地得出整个齿轮系的强度、刚度分布云图,大大提高了设计效率。     

层流控制技术及对飞行器气动加热的影响研究

本文主要介绍了层流控制技术的基本原理和主要技术途径,分析了层流控制在飞机减阻和外表面红外隐身方面的作用。在低湍流度风洞中,利用萘升华试验,在NACA64A-204后掠机翼模型上,研究了吸气流量和压力梯度分布等对层流控制效果的影响,研究结果表明:前缘吸气可以抑制CF波的成长,吸气流量对层流区的范围有显著的影响,随着吸气流量增大,层流区范围逐渐增大。利用对称机翼模型,研究了层流控制对气动加热的影响,研究结果表明:层流控制技术可以显著扩大层流区的范围、减小气动加热、降低表面温度,前腔的吸气流量对层流控制效果起主导作用,并存在最佳值,吸气流量过大不会进一步改善层流控制效果,吸气流量过小则达不到最好的层流控制效果。     

军用飞机结构日历寿命相关问题的思考

本文系统分析了军用飞机日历寿命早于飞行小时寿命先到的原因,指出了现役飞机结构延长日历寿命过程中应该加强结构综合损伤变量选取、服役结构疲劳品质变化规律、材料-环境-时间与损伤度数据库、老龄飞机腐蚀损伤演化规律、防腐体系有效性的加速腐蚀试验及失效分析方法、飞机结构腐蚀损伤检测技术、腐蚀对结构完整性的影响、对老龄飞机维护和检查时应考虑退化因素等关键问题的研究,并提出了相应的解决思路。     

飞机机体气动噪声计算方法综述

随着发动机噪声的不断降低,机体气动噪声的影响越来越显著。特别是飞机在进场着陆状态下,增升装置、起落架等已成为最重要的噪声源。长期以来,国外在飞机气动噪声研究方面开展了大量的理论分析、实验研究与数值计算工作,取得了大量的研究成果。尤其是近年来,随着计算流体力学和气动噪声计算方法的日趋成熟,数值计算正在成为飞机气动噪声计算的主要工具,而国内这方面的研究相对滞后。本文针对这种现状试图从气动噪声的基本理论出发,对飞机气动噪声计算方法和已有研究成果等方面进行较全面的介绍,希望能为我国大飞机研制的噪声问题提供一定的参考。     

一种高效的壁面距离计算方法

采用CFD(Computational Fluid Dynamic)技术进行湍流效应数值模拟时,经常需要计算流场网格点到最近壁面的距离。当网格规模很大,特别是针对一些动网格问题,壁面距离的计算量很大且费时,影响整个流场求解效率。本文对壁面距离计算的直接算法和基于二叉树技术的ADT(Alternating Digital Tree)快速算法进行了对比分析和研究,提出了一种高效的、基于方盒切割技术的快速计算方法,并采用不同外形的CFD计算网格对该方法进行了验证。计算结果表明,新方法的壁面距离计算效率明显高于直接算法和ADT算法,并具有较好的鲁棒性和通用性,可以便捷地移植到现有的CFD计算程序中,从而提高整个流场的数值计算效率。     

军用运输机运力评估模型及影响因素研究

军用运输机在完成战略投送和战术运输任务中起着至关重要的作用。本文在借鉴国外运输机运力分析方法的基础上,提出了一种包括单机单航次和多机多航次最大运力的计算模型,并对国外几种典型的军用运输机进行计算分析。然后分析了影响运力的主要因素,包括:载重、航程、出动架次率、使用可用度、任务成功概率、机场条件限制和环境适应能力等。研究结论表明:此运力模型和因素分析正确,可为我国军用运输机的运力评估工作提供依据。     

预处理AUSMDV格式在微型扑翼绕流数值模拟中的应用

由于微型扑翼的低速低雷诺特性,对其粘性绕流的数值模拟存在较大困难。传统的中心空间离散格式不具有格式耗散而需要加入带有自由度的人工耗散,给计算带来不确定因素;此外,在低速低雷诺条件下,RANS方程组的条件数太大,导致计算收敛缓慢甚至不收敛,需要引入预处理方法加速收敛。本文使用具有低耗散特性的AUSMDV空间离散格式结合预处理方法对扑翼的非定常粘性绕流进行了数值模拟,非定常推进采用了含双时间迭代的LU-SGS隐式时间推进,湍流模型采用了BL模型。计算结果表明,加入预处理能够克服AUSMDV格式难以收敛的缺点,并且与中心格式相比,基于预处理的AUSMDV格式能够更准确地模拟扑翼的非定常粘性绕流,通过将本文计算结果与文献结果对比验证了本文方法的有效性。在此基础上研究了扑翼相关参数对气动特性的影响,对进一步了解扑翼气动力产生机理,指导扑翼的气动设计具有参考价值。     

基于ABAQUS的数控弯管专用前处理模块开发

为了提高数控弯管有限元建模的效率和尽可能避免建模错误,采用ABAQUS提供的用户图形工具包和Python脚本接口,通过二次开发得到了数控弯管专用前处理模块。采用该模块,用户只需输入模型的建模参数、材料属性、模具运动幅值曲线、摩擦系数、分析步时长、文件保存名等信息,便可高效地建立管材数控弯曲及回弹分析的有限元仿真模型,提交后台运算后可以为后处理的快捷高效运行提供简洁而详实的数据源。通过将上述研发的数控弯管前处理模块应用于钛合金管数控弯曲的建模分析,验证了其可靠性。采用此方法,可以实现通过有限元软件ABAQUS进行用户定制,降低ABAQUS的操作难度,同时,本文前处理二次开发思路同样适用于其它塑性成形过程。