飞机中故障导线特征阻抗的计算与分析

绝缘缺陷的导线系统会对飞机安全构成隐患。归纳分类了故障导线存在的常见绝缘缺陷,以导线系统中带屏蔽的单芯同轴结构和双芯结构两种型号的航空电缆为对象,计算典型绝缘缺陷下的特征阻抗,并通过ANSYS的有限元数值方法,解决航空电缆非对称性绝缘缺陷的特征参数的计算。分析四种绝缘缺陷对电缆特征参数的影响以及反射系数与特征阻抗之间的关系,从而给出绝缘缺陷的变化程度对反射系数的影响规律,对使用TDR方法进行导线绝缘状况的检测和诊断具有指导意义。     

飞机液压系统压力脉冲试验波形控制

 介绍了一种用于航空液压系统管路与元件压力脉冲试验的设备,建立了试验系统的压力瞬态模型,分析了影响脉冲波形的因素,给出了梯形波和水锤波的控制方法。对于梯形波可采用实际波形跟踪理想输入波形的闭环控制方式,对于水锤波则需要利用水锤现象,并自动调节比例节流阀来控制波形的峰值、斜率等特征参数,以满足规范要求。论文给出了仿真和试验结果。     

基于时域反射法的航空电缆故障定位技术研究

作为飞机的重要组成部分,电缆对飞行安全以及飞机性能的实现起着至关重要的作用。针对航空电缆装机后故障难以定位的情况,首先研究了基于TDR技术的电缆故障定位方法并分析典型故障波形,然后搭建试验平台,开展电缆短路和断路故障试验,其结果不仅验证了基于TDR原理的电缆故障定位方法的正确性,并且得到了有效的电缆典型故障判据及典型故障波形,能够指导机载电缆故障的识别及定位,一定程度上缩短了排故时间。     

一种负阶跃力源上升时间的评价

介绍了一种负阶跃力源上升时间的测量过程,通过在脆性材料断裂试件两侧粘贴细导线,获得其上下两个端面断裂时间差的测量结果,从而估计获得该动态力源产生的负阶跃力的上升时间,对于钢质材料,上升时间可小于30μs,低时可达到12.5μs.而对于陶瓷材料,上升时间可小于10μs,最低时可达到1μs.该结果可用于动态力源的设计和力传感器动态特性校准的参考.     

一种有效的消波装置

对无限长渠道中小振幅入射波通过两块间距为ｌ,透水性能不同的多孔透水板的反射和透射进行了研究。应用分离变量法得到了反射波和透射波的波形。结果表明,当ｌ为入射波半波长的倍数时,反射波和透射波振幅最大,消波效果差,最佳消波率为５０％。当ｌ为入射波１／４波长加半波长的倍数时,反射波和透射波振幅最小,消波效果好,最佳消波率大于５０％。此外,还得到了无反射波的条件。     

带有损耗的高阻表面的反射特性

研究了带有损耗的高阻表面,使用HFSS电磁仿真软件仿真分析了电阻加载和有限电导率贴片高阻表面的反射特性,并对带有损耗的普通方形贴片与齿化贴片高阻抗表面的吸波效果进行了对比.仿真结果表明通过加载电阻或采用有限电导率贴片均可以在一定的频率范围内降低高阻表面的反射系数,采用齿化结构可以扩展有损耗的高阻表面的吸波带宽.     

航空发动机点火组件故障诊断系统设计

航空发动机点火组件是发动机的核心部分,该组件设计的合理性及其工作的可靠性直接关系到发动机的工作状况,进行航空发动极点火组件故障诊断研究,对保障飞机点火组件的正常运行、提高飞机的安全性和持续适航性具有十分重要的意义.以航空发动机点火组件为研究对象,以航空发动机点火组件不同类型故障下产生的二次电压波形为基础,建立相应的故障特征库,设计基于图形匹配的航空发动机点火组件故障诊断系统.该系统能够采集点火电压波形及相应特征参数,将待检测波形与故障特征库中典型波形进行对比,得出相应故障类型.     

基于T-S模糊模型的航空发动机非线性分布式控制系统故障诊断

针对航空发动机非线性分布式控制系统的故障诊断问题,首先提出了一种基于飞行包线划分的航空发动机非线性Takagi-Sugeno(T-S)建模方法,建立了具有网络诱导时延的航空发动机非线性分布式控制系统模型,然后将该系统视为离散切换系统,为其建立了具有时延补偿功能的故障观测器,给出了使得观测器误差系统渐近稳定的充分条件.故障检测仿真时间为20s,当第12s时,设定系统发生幅值为0.0025的阶跃型突变故障,仿真结果表明:12s之前,故障观测器保持渐近稳定,当第12s时,残差迅速增大并超过所设定阈值,从而检测到故障的发生.      

航空电气电弧、短路危害及保护研究

航空电气电弧、短路可能会导致难以挽回的损失,研究航空电气电弧、短路的危害及其保护措施具有 重要意义。通过试验室搭建民用飞机典型的115V/400Hz三相交流电气线路,选取金属导体作为多余物,采 用试验法对飞机电气电弧、短路故障现象进行研究,验证和分析传统热断路器的工作特性,确认电气电弧、短路 故障对电气线路和设备产生的危害程度;同时,分析三种更好的电气电弧、短路保护方法。结果表明:传统热断 路器仅对短路故障具有保护作用,对电气电弧不能产生保护作用;三种新的保护方法电弧检测和保护时间过 长,电弧已对导线和设备产品造成不可恢复的损坏。     

四象限脉冲整流器IGBT开路故障检测

四象限脉冲整流器广泛应用于电力牵引传动系统。IGBT是脉冲整流器的核心器件,易发生故障,对其开路故障检测进行了研究。首先分析了脉冲整流器IGBT开路故障下的特征。然后用网侧电流平均值除以电流绝对值的平均值,设为检测变量,对各功率等级、各故障下的检测变量进行分析,总结出设置阈值的方法;最后通过硬件在环仿真验证了检测方法的有效性。     

拉伸对变频电机用漆包线耐电晕性能的影响

为了分析耐电晕漆包线在电机实际使用过程中的耐电晕性能,通过拉力试验机模拟耐电晕漆包线使用过程中的拉伸情况。首先通过拉力试验机对耐电晕漆包线进行拉伸,拉伸率分别为10%、15%。然后分别进行未拉伸漆包线、拉伸率10%及15%的耐电晕漆包线的击穿电压试验和耐电晕性能试验,并进行漆包线拉伸前后击穿电压和耐电晕寿命的比较。结果表明:拉伸率为10%、15%后漆包线击穿电压与未拉伸试样相比略有下降,拉伸15%后漆包线的击穿电压保留率超过85%。拉伸率为10%、15%的漆包线耐电晕性能与未拉伸试样比较有较明显的下降,拉伸率为15%的漆包线的耐电晕性能略差于拉伸率10%的漆包线,耐电晕漆包线拉伸率为10%时,其耐电晕性能保留率不足20%。     

采用超程时间建模的航空航天继电器寿命预测方法的研究

提出以电磁继电器超程时间为变量,运用时间序列回归分析和数理统计分析方法,建立航天密封继电器超程时间减小曲线寿命预测数学模型。预测和实测结果的比较,表明了该方法的有效性。     

Inspection processes must compliment systems inspected [aircraft maintenance]

If the goal is to improve either aviation or shuttle safety and systems reliability, then modern methods of wire systems diagnostics, prognostics, mediation, repair, and validation are a must. This requires using modern non-destructive evaluation (NDE) procedures and equipment which yields information that supports the operator's wire health management program and feeds into his aging aircraft or shuttle containment processes. Commonly used wire inspection processes do not compliment aircraft electrical systems making it difficult to diagnose wiring problems or manage wiring systems health. The wire inspection tools in common use today can be represented by the volt/ohm meter, the meg/ohm meter, and visual techniques. The two meters only measure conductivity, connectivity, and insulation breakdown strength. Visual techniques, mirror and flashlight methods only reach about 25% of the aircraft wiring and subjectively identify only physical faults of the insulation and simple damaged components. Little can be determined relative to the wire, insulation, bundle, connector, connector pins, backshell, wire supports, grounding, shielding, or intended electrical systems performance. All items where data is necessary to analyze and manage the health of the system. Guidance material is currently not available for the electrical repairman for even a simplified zonal inspection. The user community also reports gross shortcomings in the guidance supplied by the manufacture's maintenance and repair manuals.     

Wall pressure fluctuations induced by transonic boundary layers on a launcher model

Wind tunnel tests on a scaled model of the VEGA aerospace launcher have been performed at transonic Mach numbers and for variable angle of incidence in order to characterize the statistics of the wall pressure fluctuations during different flight conditions. Pressure signals are measured simultaneously in several positions along the model and are analyzed both in the physical domain and in the Fourier space focalizing attention in the region where the payload would be located. The time domain analysis reveals that the propagation of pressure perturbations within the turbulent boundary layer is driven by two different mechanisms, one associated to hydrodynamic pseudo-sound effects and the other to pure acoustic effects. The statistical results are interpreted within the framework of literature spectral models and the physical mechanisms underlying the observed behaviours, in particular the effect of a shock wave moving downstream for increasing Mach numbers, are retrieved with the aid of Schlieren flow visualizations.     

Analytical model of sound transmission through orthotropic cylindrical shells with subsonic external flow

Circular thin orthotropic shells have many applications in the aerospace industry such as aircraft, missile and launcher. An analytical study is conducted in this paper to understand the characteristic of sound transmission through an orthotropic cylindrical shell. The shell is assumed to be infinitely long and is subjected to a plane wave with uniform airflow in the external fluid medium. An exact solution is obtained by solving the first-order shear deformation and acoustic wave equations simultaneously. The transmission losses (TLs) obtained from the numerical solution are compared with those of other authors. Additionally, in comparison with the classical thin shell theory (CST), the first-order shear deformation theory (FSDT) calculates with the best degree of accuracy. Numerical results are used to show the effects of fiber direction, geometrical properties, Mach number and material properties.     

大空域机动反舰导弹增益调度控制系统设计

阐明了针对大空域机动反舰导弹飞行空域大、速度变换范围大的特点,采用增益调度的方法设计其控制系统。在理想弹道计算的基础上选取特征点,在每个特征点,将对象简化为一个二阶环节来近似。增益调度表的设计准则是阻尼比,保证导弹在所有特征点的性能要求。特征点的仿真与全弹道仿真均验证了该控制系统的有效性。     

面向多电飞机的脉冲波形下局部放电规律

为满足多电飞机（MEA）的大功率用电需求，系统工作电压需要进一步提高，而较高电压会增加相关部件的绝缘失效风险。面向多电飞机特定工作场景和参数，搭建了模拟飞机电作动器中的绕组间绝缘故障测试平台，开展了1 kHz范围内的局部放电（PD）大量重复实验，研究了特定电压幅值、正弦波和方波脉冲波形下局部放电幅值、放电重复率和放电相位等统计特征，并计算评估了不同频率值下多电飞机中的局部放电行为。实验结果表明：在设定频域范围内，方波脉冲下的起始放电电压（PDIV）都低于正弦，方波脉冲波形对绝缘影响更大；随着频率升高，放电幅值逐渐降低，但放电重复率几乎呈线性增长；放电时刻集中于上升沿/下降沿末端。以50 Hz作为对比基准频率，1 kHz时的放电幅值降低80%，而放电重复率增加11.92倍，较高频率下多次累积的小幅值击穿成为威胁绝缘失效的主要原因。计算分析认为高频下空间电荷场强变化导致的放电延迟时间减少和周期数目增加分别导致局部放电脉冲幅值降低和放电重复率增加。本实验结果有助于针对多电飞机电气系统和相关装备开展针对性绝缘测试和评估，并有望为多电飞机向大功率高电压方向的设计提供参考和借鉴。     

航天飞行器轻质纳米材料高温隔热性能

纳米隔热材料是一种新型航天飞行器热防护材料。本文使用自行研制的高速飞行器热试验系统,对Al₂O₃纳米材料的高温隔热性能进行试验研究及数值计算,为高速航天器热防护系统的安全可靠性设计提供重要依据。研究结果表明,厚度仅为10 mm的Al₂O₃纳米材料板,当前表面温度为1 200℃时（1 800 s）,前后表面的温度差高达880.9℃,后表面温度降低了73.4%,且隔热性能稳定。另外与某空天飞行器轻质陶瓷材料进行了隔热性能的对比试验,结果显示轻质陶瓷材料板的背壁温度要比Al₂O₃纳米材料板高56%。说明Al₂O₃纳米材料的高温隔热性能非常优异,在航天器和高超声速飞行器热防护中具有重要的应用价值。由扫描电镜（SEM）图像知,当温度超过1 200℃后,Al₂O₃纳米材料颗粒快速聚集生长,颗粒间的空洞尺寸显著增大,材料内部纤维出现熔融现象,裂纹数量增多、深度及宽度显著增大,影响材料表观导热率。另外,当温度高于1 200℃时,纳米材料板边界出现了较大的收缩变形和弯曲变形。基于试验结果可知,Al₂O₃纳米隔热材料应该在小于1 200℃的热环境中使用。     

预腐蚀和交替腐蚀作用下航空铝合金多轴疲劳行为及寿命预测

飞机在腐蚀环境下服役时,损伤形式为地面腐蚀与空中疲劳交替过程。依据该工况特点,研究了预腐蚀和交替腐蚀作用对2024-T4和7075-T651两种航空铝合金多轴疲劳行为的影响规律。结果表明：等效应力恒定时,随着预腐蚀时间增加,试样表面蚀坑数量和密度增加,腐蚀影响权重增大,2种铝合金多轴疲劳寿命均降低;交替腐蚀-多轴疲劳试验中,单位加载周次恒定时,单位腐蚀时间增加导致多轴疲劳寿命下降,试验过程中随着交替级数的增加,试样表面腐蚀程度加剧;基于Miner模型和预腐蚀疲劳寿命数据,提出修正的损伤累积模型,进行交替腐蚀-多轴疲劳寿命预测,寿命预测值基本位于2倍分散带内。     

超高温刚性隔热材料的制备及性能

针对新型航天飞行器高温隔热(约1 500℃)的迫切需求,开展了超高温刚性隔热材料的制备和性能研究。采用陶瓷纤维和无机粘结剂,经过湿法抽滤成型、高温热处理等工艺制备了刚性隔热材料。对材料的微观结构、热物理和力学性能进行了表征、测试。结果表明:纤维有效粘结在一起;通过改变纤维和粘结剂的比例,可以调节材料性能;热导率、力学性能与密度近似呈直线关系。材料在1 500℃经1 h处理后线收缩率<2%,密度为0.3～0.5 g/cm3,热导率为0.06～0.09 W/(m.K),压缩强度为0.6～1.2 MPa。