民用飞机惰化系统富氮气体分配方案分析与研究

提出了飞机惰化系统富氮气体(nitrogen-enriched air,简称NEA)分配系统的主要设计要求,并以A320和波音737飞机为代表,分析了窄体机的NEA分配系统。进一步分析了波音787和A350飞机的惰化系统NEA分配方案,发现其采用限流孔、气体喷嘴、排气笛形管、引射器等相结合的方案来实现NEA在燃油箱内的快速均匀分配,然而这两种方案并不能根据各燃油箱气相空间的实时变化而及时、主动地调节气流量的大小。提出利用燃油液面进行自动流量调节的NEA分配方案,通过在油箱内布置垂直向下的排气管路,并在管路分支上不断增加排气孔来实现排气量随着燃油箱气相空间实时正向变化的目的,达到按照每个隔舱气相空间的变化,调节排气量和排气位置的效果。对比A350和波音787飞机的NEA分配方案的主要特点在于能够主动根据燃油箱内液面变化,及时调节NEA流量,以达到更好的快速、均匀分配的效果,值得进行深入的理论和试验研究。     

导管扩口刚性连接

飞机的某些管路系统(如燃油系统、液压回油系统等)中,工作介质压力较低,但流量较大,为了满足其流量及压力损失的要求,往往需要采用较大管径的导管(外径为26～75毫米),以保证管路系统安全可靠的工作。为此,我们研制了导管扩口刚性连接标准,现简要介绍如下:     

超薄翼型上液压系统布置的设计分析

超薄翼型飞机后梁空间狭小,无法为液压管路系统提供足够的空间。分别从液压系统泄漏、液压油介质的腐蚀性、穿燃油箱的密封性、对燃油箱温度的影响以及对液压能源系统本身的影响等设计问题进行分析,提出了将部分液压管路布置在燃油箱内的方案。试验证明此设计方案能满足系统要求和适航要求。     

直升机自适应供油系统建模与仿真

为满足直升机发动机入口燃油压力的严格要求，在传统供油系统的基础上设计了自适应供油系统方案，基于仿真平台 建立了自适应供油系统仿真模型，并对此开展自适应供油系统供油压力仿真计算研究。在机动飞行包线1、2下对自适应供油系 统的发动机入口压力进行计算，并分析了飞行姿态、油箱液位高度、供油流量连续变化等因素对发动机供油压力的影响。仿真结 果表明：飞行姿态对发动机入口燃油压力有较大影响，在供油系统设计初期必须加以分析，而油箱液位高度的影响较小，可按最低 油箱液位高度进行计算分析；在某机动飞行包线1、2下自适应供油系统供油压力始终处于发动机入口压力要求范围，自适应供油 系统可满足某型直升机发动机入口燃油压力要求。     

飞机燃油温度仿真及应用

为研究飞行过程中燃油温度变化规律,采用热网络法建立油箱热模型,并在Matlab/Simulink软件平台上输入与飞行试验相对应的边界条件以验证模型可信度,在此基础上,分析了整个航程中各油箱隔舱燃油温度的变化规律。结果表明:该计算方法和仿真模型具有较高的可信度,试验值与计算值两者误差超过1.67 K的时间段中,模拟温度比试验温度高;多数航段内机身油箱燃油温度处于高位,为适航符合性审定重点关注对象,代表着整个燃油箱系统的可燃性暴露时间水平, 以巡航结束阶段为例,标准天长航程下机身油箱燃油温度比机翼油箱燃油温度平均高出25 K,标准天短航程下机身油箱燃油温度比机翼油箱燃油温度平均高出7 K,热天短航程下机身油箱燃油温度比机翼油箱燃油温度平均高出12 K;机翼油箱燃油温度在飞机下降阶段回升幅度较大,其可燃性暴露时间主要集中在航程结束阶段。     

机坪管线加油地井阀设计位置的确定

机场机坪管线加油系统，因其加油速度快、不受加油量限制、使用便捷等特点，在大型机场得到越来越广泛的应用。其工作原理是：机坪地下管网中的燃油在泵房油泵压力的作用下，通过机坪地井阀进入管线加油车的地井PCV接头、进油胶管、过滤／分离器、流量表、加油胶管、稳压接头、飞机加油口，将洁净的燃油安全、足量地加注到飞机油箱中。加油地井的位置设计合理，可以充分发挥管线加油系统的优势；反之，不但不能满足多机型飞机的加油需要，甚至形同虚设，不能对飞机实施加油作业，造成不可挽回的损失。     

C-130战术运输机的气动布局设计特点

为了更好地摸索中型运输机的设计思路,仔细研究了C-130战术运输机的气动布局,重点分析了机翼、机身、尾翼、发动机和起落架等部件的设计特点,发现采用大展弦比上单翼、翼吊4台发动机以及机身两侧布置可升降起落架系统的设计思路,可以提高飞机气动性能及装载效率。C-130战术运输机这种气动布局可为国内相关型号的研制提供借鉴与参考。     

基于CATIA V5二次开发的燃油系统地面模拟试验飞行剖面试验数据处理研究

直升机燃油系统飞行剖面试验是燃油系统地面模拟试验的一项重要内容,通过对飞行剖面试验技术状态分析,研究了燃油箱内的燃油量、油箱内增压泵出口压力测压点位置及整个燃油管路内燃油过载对测试结果的影响,结合CATIA V5的二次开发,探讨了一种试验数据处理方法,对试验结果进行修正,供工程应用参考。     

多隔舱燃油箱惰化流场的数值模拟与分析

根据多隔舱燃油箱的特点,建立了适用于多隔舱燃油箱惰化流场的数值模拟方法.将数值模拟结果与工程模型结果及国外文献中的实验数据进行了对比,验证了该方法的正确性.通过对各个隔舱内氧气体积分数分布的分析发现,惰化过程中,各个隔舱内的氧气体积分数趋于均匀,流出某隔舱的气体的氧气体积分数近似等于该隔舱内的平均氧气体积分数.将数值模拟得到的两种流通方式下隔舱间气体体积流量分配情况与隔舱间流通面积比进行对比发现,当通气口相对于富氮气体进口对称布置时隔舱间体积流量能够近似按照面积比分配,而不对称布置时分配情况比较复杂,不能够简单地按照面积比确定.      

民用飞机设计参考机种之一ATR72双发涡桨支线运输机

正ATR72是法国宇航公司和意大利阿莱尼亚航空公司联合研制的双发涡桨支线运输机,是ATR42的加长型飞机。该机适应性强,能在山区等条件较差的机场起降;噪声水平低,完全满足国际民航组织规定的噪声标准。但ATR72飞机的空调系统安装位置较低,且空调管路的线路布置密集,不利于飞机的维修工作。该机的中机身、后机身、尾锥和尾翼由空客法国公司负责,发动机由普拉特·惠特尼加拿大公司提供。螺旋桨由法国拉蒂埃·菲雅克公司提供。主要的航电设备由美国霍尼韦尔国     

基于Flowmaster飞机压力加油系统限流孔板设计计算研究

随着当代飞机储油量的增加,为满足飞机调度和作战要求,必须对飞机的加油时间进行严格控制。文中基于Flowmaster一维流体计算仿真软件,对某型飞机地面压力加油系统中的限流孔板元件进行了设计计算和验证计算。计算结果表明,设计的限流孔板元件符合压力加油系统的整体设计要求。建立了压机加油系统和通气系统独立建模和仿真分析方法,为飞机燃油系统整体设计优化提供了可行方案。     

一种直升机/发动机系统最经济旋翼转速综合优化方法

为实现直升机/涡轴发动机的最经济运行,开展了直升机/发动机系统最经济旋翼转速综合优化方法研究。首先,建立简化的直升机需求功率性能计算模型与涡轴发动机性能计算模型,共同构成直升机/发动机综合系统性能计算模型;其次,围绕通过可变动力涡轮转速实现变旋翼转速方式,分别以最小直升机需求功率优化与最低发动机燃油流量为优化目标,进行最经济旋翼转速离线优化,并对比分析两种优化模式对直升机/发动机系统综合性能的影响,揭示不同工况对最经济旋翼转速的影响规律。结果表明：变动力涡轮转速下,优化直升机需求功率未必等同于优化直升机/发动机的总体性能,而桨叶固有的失速与压缩特性,会限制进一步实现直升机最经济运行的能力。此外,采用变动力涡轮转速实现变旋翼转速,几乎不影响压气机与燃气涡轮的工作线,沿着相同的工作线运行可获得更经济的直升机/发动机综合性能。     

民机冲压空气系统流动特性仿真研究

民机冲压空气系统通过机身蒙皮开口引入外界空气为飞机空调系统、辅助冷却系统和惰化系统提供合适压力与流量的冷源,其性能的优劣影响飞机的经济性与舒适性。冲压空气系统包括了进排气口、换热器、风扇和管路等部件,其内部的复杂流动特性决定了冷源流量在各个用户系统中的分配。为了在冲压空气系统的设计过程中根据各用户系统的需求完成合适的流量分配,需要通过冲压空气系统流动特性的三维仿真计算来获得。针对冲压空气同时受到机外环境和内部部件影响的特点,建立了机外远场和内部各部件仿真计算模型,通过CFD方法实现了冲压空气系统内部三维流动趋势的计算,获得了冲压空气系统流量分配结果和流道内的压力分布,为冲压空气系统的整体设计提供了参考。     

某产品机身冲压进气口进口流量系数计算

某产品的机身上,从前到后分布着大大小小的冲压进气口(以下简称为进气口) 几十个,用以引进冲压冷却空气来冷却发动机仓,发动机电机,系统电器元件等等。 正确地计算进气口的冲压冷却进气流量,是正确设计进气口及其管路系统,使其既能满足使用要求,又能最大限度地减少产品内、外阻力,获得高效率的前提条件。正确地计算进气口的进口流量系数又是正确计算进气口冷却流量的必要条件。进气口进口流量系数集中地反映了进气口外形、内形及其管道设计质量好坏对冷却进气流量的影响。     

基于小型氢动力无人机的机身结构模块化设计

氢能源无人机能大幅度提升无人机续航时间,实现清洁能源动力。但存在着动力装置结构要求较高,功重比低,与机身集成难度大,燃料补充不便等问题。设计一种适用于小型氢动力无人机的模块化机身结构,通过设计详细的机身模块结构与动力系统的布置,强度与质量的分析优化,证明这种结构的合理性和优越性。它利用动力系统设备的自身材料强度与机身进行集成,把设备改装为机身模块和承力中枢,减轻机身质量,同时实现机身模块化,满足在短时间内快速补充燃料的需求。利用这种安装方式能够提升氢动力无人机的续航时间,降低成本。     

民用飞机水废水系统防冰功能设计

民用飞机水废水系统的设备及管路布置位置从机身前部的前EE舱贯穿至机身后部的水废水舱,涉及舱段的温度分布变化较大,若不采取防冰措施,系统结冰会导致其功能丧失.采用模块化分析方法,对典型民用飞机水废水系统途经的不同区域的环境温度进行分析,确定水废水系统防冰区域,并给出确定加热器布置位置的原则;同时,针对不同需要防冰部件的特点,给出对应的防冰方式选用原则及典型加热器的防冰功率计算方法.本文采用的水废水系统防冰功能设计方法,可在民用飞机水废水系统研制之初、缺少全机温度场分布的情况下,为系统的防冰功能设计提供指导.     

变推力液体火箭发动机推力调节技术研究综述及发展趋势

系统梳理了国内外变推力液体火箭发动机调节控制技术的研究历程及研究现状，并结合我国航天动力研究基础，指出通过在主系统或副系统管路上设置液体或燃气流量调节装置、通过可调结构的针栓式喷注器同步对流量与压力进行匹配调节仍然是实现大范围变推力调节的两种主要手段；分析了变推力液体火箭发动机推力调节的关键技术及其解决途径，预测了未来一段时期内变推力液体火箭发动机及其调节技术发展趋势，提出了若干适合我国国情的研究建议，为我国低成本、可重复使用天地往返运输技术的发展和有关研究者开展研究工作提供一定的参考。     

复合叶片对小流量工况下燃油离心泵非定常特性的影响

为了研究长中短复合叶片对小流量工况下燃油离心泵非定常特性的影响规律,基于CFD技术对某型燃油离心泵进行了非定常数值模拟。首先,分别建立原型方案和带有长中短复合叶片的优化方案的离心泵三维模型和网格模型。其次,基于RNG k-ε湍流模型,对两个方案中泵内流动非定常特性进行数值计算。仿真结果表明：长中短复合叶片减弱了叶轮流道内的大尺度漩涡,降低了叶轮的出口滑移,使得压力分布更加均匀。同时,叶轮与隔舌的动静干涉造成了蜗壳内一定程度的压力脉动产生,且长中短复合叶片相对较低。另一方面,小流量工况下,优化方案中离心泵的扬程为1826m,效率为26.9%,比原型方案中离心泵的扬程和效率分别提高了3.6%和2.6%。     

基于IP44的民用直升机维修可靠性优化技术应用研究

针对民用直升机运营人维修方案优化需求,分析了直升机维修可靠性优化的逻辑关系,采用基于IP44的优化准则,建立了规范的可靠性数据采集系统,形成了一套满足适航要求的民用直升机维修可靠性优化技术的程序和方法,并选取计划维修任务进行了有效性验证,实现了机型MSG-3分析报告和计划维修要求的优化,为国产民用直升机的维修可靠性优化工作提供参考。     

直升机热管理与红外辐射特性耦合分析方法

未来高性能直升机面临提高能量利用率和抑制红外辐射特性的重大挑战,迫切需要协同解决这两个问题,需要从整机层面探究热管理和红外辐射特性耦合机制,建立耦合分析方法。直升机红外辐射特性不仅受到旋翼下洗流场、前飞流场和环境等外部因素的影响,还受到各子系统部件的工作状态、机身表面的散热口布置和红外抑制器的设计等热管理优化方法的影响。因此,直升机热管理问题和红外抑制问题是强相互耦合,必须统筹考虑。从直升机整机系统的结构特点、系统工作原理和能量平衡关系出发,基于热/质流产生、收集传输、储存利用和传热关系,分析直升机整机系统框架和传热平衡关系,建立以系统部件为内部边界条件、外环境为外部边界条件的整机耦合传热模型;通过对内外部热量的统筹调控与管理,提出热管理优化方法,实现既保障各系统安全高效工作、又提高整机能量利用率,优化红外辐射性能的目的。该模型和方法能为直升机综合热管理的方案设计和红外抑制方法提供支撑。