基于Modelica仿真的RAT作动筒故障原因分析

冲压空气涡轮(Ram air turbine,RAT)作动筒属于飞机应急备份系统的一部分,故障检测数据少;且由于其属于机电液混合的复杂系统,故障原因隐蔽,因此难以确定导致RAT作动筒故障的原因。针对以上问题,提出了基于Modelica仿真的RAT作动筒故障原因分析。首先,根据RAT作动筒的结构和工作原理建立其Modelica模型,并结合试验数据验证模型的准确性,在两种工况载荷下的误差分别为5.3%和6.3%;然后对模型中重要部件的主要参数进行参数扫描,针对RAT作动筒的无法解锁和展开时间不达标两类故障找到共计4个根原因,并且确定了故障发生的临界条件;最后提出了在用户对RAT作动筒进行检查的建议,通过对弹簧弹力、泄漏流量、阻尼孔和配合表面的简单检测就能判断作动筒的健康状况,为RAT系统作动筒的故障分析和健康监测在工程中的应用提供了参考。     

爆燃压力脉冲对火工作动筒结构强度的影响

火工作动筒是利用燃药的爆燃压力作为动力源的火工装置,燃药在燃烧的瞬间会产生一个压力脉冲,这是火工装置中存在的普遍现象,压力脉冲形成的冲击载荷会对作动筒的结构强度产生一定的影响,本文对这种影响进行了分析和试验验证。结果表明对作动筒结构强度产生影响的因素是压力脉冲的幅值和脉冲宽度的积,文章提出了对火工作动筒的强度安全性能的评估方法。     

某型飞机作动筒剩余行程超差问题分析

针对某型飞机作动筒剩余行程超差问题,通过对收放作动筒、起落架主支柱外筒、机翼精加工误差及设计理论剩余行程等方面的分析,得出是综合性误差积累造成超差。     

压电固体作动筒及其在结构中的应用

建立了大位移压电固体作动筒（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｉｎｄｕｃｅｄ ｓｔｒａｉｎ ａｃｔｕａｔｏｒ, ＰＺＴ ＩＳＡ）的动力学模型。探讨了压电固体作动筒在结构应用中的力学驱动模型,研究了压电作动筒和结构之间的驱动传递关系,以及在结构应用中获得最大输出位移和最大作用力的匹配关系;研究了利用压电作动筒驱动直升机伺服襟翼的一种初步构想以及机械放大机构,用于替代现有的液压装置,对旋翼进行主动减震降噪。同时在不同的频率及负载下,对压电作动筒的驱动性能进行了实验,并作了讨论。结论表明：利用压电作动筒作为直升机伺服襟翼控制的驱动器件,可以实现对伺服襟翼的主动变形及振动控制。     

一种旋翼轴裂纹扩展寿命分析方法

提出了一种旋翼轴裂纹扩展寿命分析方法。以某型号传动系统旋翼轴为研究对象,通过应力分析确定了疲劳破坏危险部位,建立了旋翼轴裂纹扩展的有限元模型。计算裂纹前沿的应力强度因子,对不同疲劳破坏危险部位进行了裂纹扩展的仿真分析,预测旋翼轴裂纹扩展寿命。通过对旋翼轴故障件进行分析验证了方法的可行性,该分析方法可用于直升机旋翼轴损伤容限设计。     

轴对称矢量喷管作动系统矢量偏转受载特性研究

针对轴对称矢量喷管实际工作时A9作动筒负载未知问题,提出了结合轴对称矢量喷管空间运动学模型和矢量偏转CFD模型的耦合建模方法。首先根据CFD计算求解喷管扩张调节片受载情况,然后由运动学模型确定偏转过程各调节机构空间位姿,最后结合受力分析、力矩分析建立矢量喷管A9作动系统受载分析力学模型,解得A9作动筒受载情况。仿真结果表明:随着发动机工作状态的增加,完成相同的矢量偏转角度,A9作动筒输出力不断增大;A9作动筒输出力随矢量偏转角增大而增大,随矢量方位角变化呈现正弦周期性变化。该方法可为矢量喷管作动系统地面加载试验提供载荷谱,具有重要的工程应用价值。     

RAT系统作动筒阻尼孔的设计与仿真技术

冲压空气涡轮（Ramjet air turbine,RAT）在紧急情况下释放能够为飞机提供所需的电能和液压动力,从而保证飞机安全。RAT系统能否在规定时间内顺利释放是保证飞机安全的关键,其释放速度主要靠作动筒的阻尼孔来控制,但是目前国内在RAT作动筒阻尼孔的设计方面缺乏研究。为此,利用仿真技术,开展了RAT系统作动筒阻尼孔的设计研究。首先根据RAT作动筒的结构和工作原理,使用AMESim建立了RAT作动筒模型,并验证了模型的正确性。AMESim是一种基于物理模型的建模仿真平台,其中包含液压元件设计库、动力传动库等,在液压系统的建模仿真方面应用十分广泛。然后通过仿真试验,研究了阻尼孔的设计对RAT释放时间的影响规律及程度。最后,针对支线飞机和小型飞机的RAT释放时间要求（0.6~0.8 s）,对阻尼孔进行了最优设计,从而为RAT系统作动筒阻尼孔的设计工作提供支持。     

老龄结构分析中腐蚀坑与等效裂纹间的量化关系

通过对航空结构的主体材料LY12-CZ进行预腐蚀试验,得到在不同条件下的腐蚀坑尺寸,然后进行疲劳试验并得到试验件寿命,再利用蒙特卡罗(MonteCarlo)方法对Paris公式进行数值积分并求解非线性方程,从而确定了与已知尺寸腐蚀坑有相同寿命所对应的等效表面裂纹的尺寸,最后把等效裂纹和腐蚀坑的尺寸分别代到模拟软件AFGROW内进行寿命预测并和试验疲劳寿命进行了比较。结果发现,把腐蚀坑等效为具有相同寿命的表面裂纹时,等效表面裂纹的尺寸比对应腐蚀的尺寸小19.7%-22.5%。     

不同预腐蚀时间下微动对搭接件疲劳寿命影响研究

通过对不同预腐蚀时间下搭接件疲劳试验和断口宏微观的分析,得到不同预腐蚀时间下微动对搭接件疲劳寿命的影响规律。引入应力强度因子影响系数β用于修正微动效应对搭接件孔边裂纹应力强度因子的影响,针对不同腐蚀时间裂纹成核位置不同,利用裂纹扩展分析软件AFGROW建立了考虑微动影响的两种疲劳寿命计算模型。研究结果表明:微动和腐蚀的交互作用使搭接件的寿命减少更大,对于未腐蚀和腐蚀较轻的搭接件,由于微动作用,裂纹一般起源于螺栓孔处靠近螺栓孔沉孔区的螺栓体区,微动损伤占主导;对于腐蚀较重的搭接件,腐蚀占主导作用,裂纹一般起源于孔壁与接触面相交处。在考虑微动影响下,疲劳寿命预测值与试验值吻合较好,模型更加合理。     

分数阶阻尼和整数阶阻尼裂纹转子系统振动特性对比研究

在非线性涡动的情况下,把分数阶微积分应用到转子的裂纹故障诊断中,并与传统整数阶阻尼裂纹转子系统的振动特性进行对比分析。仿真结果表明,通过调节分数阶阶次,分数阶阻尼裂纹转子系统能够得到更丰富的反映裂纹故障信息。因此,分数阶微积分能够更好地应用于裂纹转子系统的故障诊断。     

智能结构的损伤及失效研究

根据所观察到的一些损伤形式，对智能结构的损伤和失效问题进行了初步研讨。中给出了失效的定义和一些可能的损伤形式，并指出智能材料结构的损伤和失效研究重点应放在对其功能失效的研究上。用有限元法初步分析了压电驱动器部分脱粘对结构静变形控制的影响。数值结果表明，压电驱动器部分脱粘会减弱其驱动效率，从而影响对结构静变形控制的能力和精度。     

THEORETICAL AND EXPERIMENTAL STUDY ON THE PIEZOCERAMIC ACTUATING LAMINATE

压电陶瓷元件是目前在智能材料结构中广泛使用的一种驱动元件。建立驱动应力与控制信号之间的关系即传递驱动方程，对于分析压电陶瓷元件的驱动特性非常必要。本文以剪滞变形理论为基础，分析了压电陶瓷元件在驱动结构时的应力传递过程，建立了传递驱动模型；并以ＰＺＴ５型压电陶瓷元件驱动玻纤／环氧层合板为例对所建模型进行了实验验证。结果表明，建立的驱动模型与实际情况比较吻合。最后，根据实验结果和所建模型对影响压电陶瓷元件驱动层合板性能的一些主要参数作了分析。     

压电自适应层合板的有限元法分析

如何把压电材料作为复合材料层析的铺层之一，层合板就变成所谓的压电自适应层合板，它除了具有承载能力外，还具有检测，动作等功能。本文用有限元法对压电自适应层合板进行了分析，压电分析的驱动效应被等效为力不载荷。     

镍钛形状记忆合金丝的性能测试分析

从形状记忆合金（ Ｓ Ｍ Ａ）的性能测试和智能材料与结构研究的角度出发,论述了 Ｓ Ｍ Ａ 驱动元件的应力、应变、温度和相变之间的测试关系,并通过分阶段和不同的变量组合,对直径０．５ｍ ｍ 的 Ｎｉ Ｔｉ Ｓ Ｍ Ａ 丝（ Ｎｉ４９．２％ ａｔ Ｔｉ）的基本驱动特性进行了系统的测试分析,测试内容主要集中于相变温度、自由状态下的最大回复应变、约束状态下的回复应力等。结果表明, Ｎｉ Ｔｉ Ｓ Ｍ Ａ 丝的应力应变温度关系呈现出高度的非线性,环境温度和外加应力是影响 Ｎｉ Ｔｉ丝性能的主要因素,外载荷将使相变温度升高;约束回复中,随着约束应变量的增大和温度的升高, Ｎｉ Ｔｉ丝的回复应力也增大。该测试结果为更好地监测和控制 Ｎｉ Ｔｉ Ｓ Ｍ Ａ 的驱动行为、设计 Ｓ Ｍ Ａ 驱动元件提供了参考依据。     

横越两圆柱体的传热特性

用数值方法求解绕过两圆柱的对流传热问题。贝克列数在０－５０的范围内，了四种不同间距时的传热情况。从中发现两圆柱的传热特性相互有影响，这种影响随意距变化很敏感，两圆柱中任一个的平均谢尔特数总是小于单个圆柱的。并给出了简化计算的条件与公式。     

高雷诺数下三圆柱的压力分布及气动力

给出了三种粗糙表面的单圆柱压力分布和五种风向角下三圆柱的压力分布，分析了各状态下圆柱绕流特征和气动力。结果表明：三圆柱间的干扰是严重的，各圆柱表面的压力分布不同于孤立单圆柱，相对于来流明显不对称，由此产生了很大的横向力，而且，局部表面的负压比孤立单圆柱要大。     

大位移RAINBOW型陶瓷驱动器(英文)

RAINBOW型陶瓷具有内部应力偏移 ,兼有氧化层和还原层 ,并具有特殊的拱形结构。它在电场作用下具有很好的驱动特性 ,如特别大的轴向位移 ,并能承受比一般铁电陶瓷更高的应力。本文详细探讨了它的制备方法、结构、驱动特性和机理 ,并指出了 RAINBOW型陶瓷的发展趋势。     

应用PIV技术研究"零质量"射流的非定常流场特性

首次采用PIV瞬态流场测试技术对“零质量”射流激振器近出口处附近的非定常流场进行了定量测量，应用相位锁定采样技术，测到了激励周期内不同相位时射流出口的瞬态流场，由200幅瞬态流场图像的平均得到了射流流场的平均流动特性。通过对射流出口涡环的产生、发展及运动特性的分析，认识到涡环之间相互作用是形成“零质量”射流的流动机理。     

并列双圆柱尾流切向喷射控制研究

采用PIV实验研究雷诺数为4000、中心距比为1.1的绕并列双圆柱流动施加切向喷射的尾涡控制特性。发现尾涡流场呈现双稳态偏流流型,偏向间隙流的存在将导致圆柱附近时均尾流场沿圆柱中心轴线不对称。分析圆柱尾流涡旋的分布情况和升力频谱,发现可以根据喷射角度θ及射流动量系数C_μ的大小将切向喷射尾流的控制效果分为无效区（θ≤20°或C_μ < 0.135）、非完全控制区（θ > 20°且C_μ > 0.135）和完全控制区（θ > 35°且C_μ > 0.304）。在非完全控制区,切向喷射诱导的射流势流区将并列双圆柱宽尾流抑制为窄尾流,涡系分布范围控制收缩在近尾流的一个三角形区域内。随着喷射角的增大或是射流动量系数的增大,圆柱所受升力的频谱峰值逐渐降低。在完全控制区,并列双圆柱尾流完全被消除,从时均场上看已无明显的涡旋存在,此时控制效果最优。