运输机空投的飞行动力学建模及仿真

针对现代大飞机双列式空投及重型空投的发展现状,建立了全量模型研究空投过程中飞机动态特性问题。考虑空投过程中货物与飞机之间的运动耦合及货物非对称布局的影响,分别选取货物、全机作为独立实体,在惯性系下从牛顿力学基本原理出发,用矢量方法推导空投过程中货物和全机的动力学方程;经过坐标转换,得到动力学方程在体轴系下的形式,并补充运动学方程,使方程组满足封闭性要求,从而建立完整的矢量动力学模型。通过两个仿真算例,分析了飞机与货物运动耦合的影响及双列投放时的飞行特性,验证了模型的合理性。     

变后掠飞行时飞机纵向动态响应规律探讨

变后掠飞行时,飞机的动态响应是变后掠飞机飞行动力学的重要问题之一。探讨动态响应的规律以及与飞机气动力的联系,分析响应规律的基本机理,对变后掠机翼气动设计和改善动态响应特性都有实际意义。 1.运动方程 相对于机体轴系的变后掠飞机纵向运动方程是:     

飞机穿越下冲暴流安全起飞运动方程的研究

推导了存在风切变时在气流坐标系（相对风轴系）中飞机质心空间三维运动方程和在体轴系中飞机的旋转运动方程，指出了按航迹坐标系，（绝对风轴系）建立移动运动方程时某些不便之外。为了进行比较，给出了分别应用上述两组运动方程计算的波音－７２７飞机起飞行轨迹的不同结果。     

滑动轴承-转子系统的稳定性研究

根据滑动轴承流固耦合运动的载荷平衡方程,阐明了轴承油膜与转子相互耦合作用的失稳机理,结合轴系涡动耦合频率激振与非线性耦合振动频率之间的耦合特性,提出了一项轴系耦合调频的新技术.通过对轴承油膜涡动、谐振等自激耦合振动现象的实验研究,给出了轴系非线性动力学行为的典型特征与稳定性判别的准则,同时也为实现轴系非线性振动的有效控制提供了相应理论及试验的依据.      

弹性飞机的运动方程

本文简明地介绍了弹性飞机的运动方程,说明了引用平均体轴系的意义。从拉格朗日方程出发建立弹性飞机的运动方程,统一了各种不同的研究情况。文中介绍了残余柔度影响函数概念,并作了一些讨论。     

非常规机动操纵要求的计算

首先推导了飞机运动的逆动力学模型，为使问题具有一般性，采用了刚体运动模型，其中力方程建立在风轴系中，力矩方程建立在体轴系中，并且已知气动力模型，其次，由于飞行轨变地标位置（ｘ，ｙ，ｚ）的形式给出，因此构造了一种基于坐标位置的算法，当给定坐标值后，即可据此对逆问题进行求解并得出相应的操纵要求，最后以一种非常规机动动作为例进行了逆仿真，得出了操纵要求。     

大展弦比飞机运动稳定性建模及分析

随着飞机设计技术的提高和新型材料的应用，现代飞机气动弹性效应越来越显著，刚体运动和弹性体振动互相解耦的关系不再明显，在分析弹性飞机相关问题时，应该综合地、统一地考虑飞行动力学与气动弹性力学问题。本文在一般体轴系下综合考虑了飞机刚体运动自由度和弹性振动自由度，建立弹性飞机刚弹耦合运动的方程，通过在配平状态下引入小扰动运动假设，以及利用有理函数拟合技术将偶极子格网法计算所得到的频域非定常气动力转化为时域形式，建立了大柔性飞机刚弹耦合小扰动状态空间方程，并对纵向运动稳定性进行分析计算。针对文中构型飞机，运用本文所采用的方法计算所得结果与传统的线性及刚体计算所得结果进行对比分析，非线性计算方法所得颤振速度更小，而且失稳模态亦发生变化，对于飞行力学模态而言，长周期模态稳定性变差，在计算速度范围内出现失稳的现象，由此说明机翼大变形对飞机稳定性所带来的影响。     

弹性飞机阵风减缓研究

阵风响应减缓可有效抑制飞机由于离散突风和紊流引起的附加过载。以某民机为研究对象,基于飞机结构动力学方程和非定常空气动力学模型,建立弹性飞机在突风作用和控制面偏转联合激励下的开环气动弹性方程。引入坐标变换,建立飞机刚体模态对应的广义坐标与飞行动力学运动变量之间的关系,从而实现气动弹性方程与飞行动力学方程的融合。并以副翼和升降舵为突风减缓控制面。采用俯仰角速率,翼尖加速度和质心加速度作为反馈信号,针对连续突风和离散突风,分别设计相应的控制律。仿真结果表明,减缓系统对翼尖过载、翼根弯矩具有较好的抑制能力。     

推力矢量飞机平衡区的计算

通过对推力矢量控制下飞机动力学特性的分析，定义了飞机机动的平衡区并进行计算，确定了推力矢量在低速机动中对飞机平衡特性的决定性影响，并与常规飞机的平衡特性进行了比较分析。将以往用来分析飞机尾旋运动的分歧与突变理论（ＢＡＴＣＭ）推广到推力矢量飞机过失速平衡特性的计算中，确定了在不同的飞行状态及推力矢量系统配置下飞机过失速机动的平衡区。其结果有助于理解推力矢量系统的效用及其设计参数对飞机过失速机动能力的     

Z型翼变体飞机的纵向多体动力学特性

机翼变形时,变体飞机的翼面积、惯性特性、全机焦点和重心位置等均会发生较大的变化,从而引起飞机的动态特性也随之改变。为此对机翼变形过程中的Z型翼变体飞机进行了纵向多体动力学建模仿真;推导了变形过程中变体飞机的六自由度非线性动力学方程,并通过简化得到了解耦后的纵向动力学方程。机翼折叠动态过程的气动特性数值模拟结果表明,不同折叠角速度下飞机的气动力相差不大。在机翼折叠角速度较小且忽略非定常气动效应的情况下,采用气动力准定常假设对变形过程中不同机翼折叠角速度下变体飞机的纵向响应进行了数值仿真,并研究了重心位置移动和气动特性变化对飞机变形过程动态特性的影响规律。结果表明,折叠过程中气动特性的变化是影响飞机动态特性的主要因素,机翼折叠后飞机的速度和迎角增加,且飞行高度下降较大。     

大型客机舱内声学设计方案综述（二）

数值模拟声学计算已广泛用于飞机舱内噪声的预计、声学结构的优化以及部件声学特性的评估,特别是在民机设计阶段。从数值模拟声学计算方面出发,介绍了有限元、边界元与统计能量分析这三大噪声工程分析方法,论述了试验测量与仿真计算结果的相互关系,结合民用飞机设计特点,对民用飞机的舱内声学设计方案加以阐述。     

颤振边界高效精确预测分析

高效精确地确定多种飞机构型的颤振边界在飞机设计过程中具有重要意义。为了提高计算效率和计算结果的准确性,针对亚声速和跨声速两种马赫数区域,提出分别采用线性和非线性方法进行非定常气动力分析。非线性分析在引入精确的定常气动力的基础上,采用高效率跨声速小扰动方程进行求解;颤振求解统一采用g 法。对大型飞机的梁架—减缩刚度组合模型的空机及三种典型燃油构型进行涵盖飞行包线的全马赫数变高度颤振分析,结果表明：四种构型的颤振边界与颤振试飞边界一致,与其他分析方法相比,效率有明显提高,尤其是对多种飞机构型能够高效地获得准确的颤振边界,即说明本文采用的方法是目前适用于工程上的一种高效精确的预测大型飞机颤振边界的方法。     

飞机故障的运行后果及成本分析方法

系统故障的运行后果分析技术是飞机运行可靠性分析的重要分支,可为维修任务的成本效益分析提供有力支撑。为了研究飞机系统故障对运行后果及成本的影响,从系统故障运行后果的相关性分析入手,首先,梳理飞机系统故障类型和放行情况对运行后果的影响;然后,结合航线维修现行做法及事件树思想提出一种支持评估飞机系统故障的运行后果及其相关成本的方法,建立基于飞机系统故障的运行后果与成本评估模型;最后,以某型号飞机燃油系统为例,验证所提方法的可行性和适用性。结果表明：本文所提方法合理有效,可为评估故障运行后果提供支持,为飞机的设计、运行和维护提供一定的参考。     

军用飞机生存力研究中的易损性分析

易损性的高低是评价生存力设计的一项重要指标。本文从易损性出发,明确建立一套计算、评估、分析飞机易损性的方法,并结合该方法,建立某型飞机的易损性分析模型,进行实例计算分析。通过计算分析,给出降低飞机易损性措施的建议,同时针对所存在的问题,提出个人的看法。     

结构MSG-3分析方法介绍

对于民用飞机来说,在满足适航要求的前提下,如何形成一套简洁高效的维修大纲,是所有航空公司和飞机生产制造商都要面对的问题。采用目前广泛使用的MSG-3分析方法,以机体结构维护性分析为样例,对结构MSG-3分析的目的、流程、分析方法和结果等方面的讲解,使读者可以初步了解MSG-3分析方法的应用情况,并能够在日常设计工作中,逐步学习了解民用飞机维修性分析方法,明确维护性要求,深入研究,以期在工作中带来更大的经济效益和社会效益。     

Structural mass prediction in conceptual design of blended-wing-body aircraft

The Blended-Wing-Body (BWB) is an unconventional configuration of aircraft and considered as a potential configuration for future commercial aircraft. One of the difficulties in conceptual design of a BWB aircraft is structural mass prediction due to its unique structural feature. This paper presents a structural mass prediction method for conceptual design of BWB aircraft using a structure analysis and optimization method combined with empirical calibrations. The total BWB structural mass is divided into the ideal load-carrying structural mass, non-ideal mass, and secondary structural mass. Structural finite element analysis and optimization are used to predict the ideal primary structural mass, while the non-ideal mass and secondary structural mass are estimated by empirical methods. A BWB commercial aircraft is used to demonstrate the procedure of the BWB structural mass prediction method. The predicted mass of structural components of the BWB aircraft is presented, and the ratios of the structural component mass to the Maximum TakeOff Mass (MTOM) are discussed. It is found that the ratio of the fuselage mass to the MTOM for the BWB aircraft is much higher than that for a conventional commercial aircraft, and the ratio of the wing mass to the MTOM for the BWB aircraft is slightly lower than that for a conventional aircraft.     

基于模式重要度的航空电源系统可靠性估计

针对航空电源系统可靠性分析的需要,研究现有典型系统的结构特点,提出基于模式重要度的系统可靠性估计方法。该方法首先根据航空电源各子系统的组成,采用蒙特卡罗方法对各子系统可靠性进行分析。根据子系统中各部件的模式重要度,建立子系统可靠性估计模型,进而获取并联系统和总系统的可靠性估计模型。该方法结合了蒙特卡罗方法的优势和系统本身的结构特点,既解决了复杂航空电源系统可靠性分析的难题,又克服了单纯采用蒙特卡罗方法对其进行分析时,仿真效率较低的问题。最后,采用所提出的方法对两种类型的电源系统进行仿真分析,并与单纯蒙特卡罗方法仿真分析结果进行比较,验证了该方法的可行性和有效性。     

飞机结构细节疲劳寿命的应力场强法探析

研究应力场强法在飞机结构抗疲劳设计中的应用;论述飞机结构的典型细节模型;提出了对应于细节模型的应力场强法的疲劳寿命分析方法和相应的疲劳模拟试验件的设计方法.据此对一个飞机结构危险部位作了疲劳寿命分析和试验验证.分析和试验结果表明:提出的方法是合理的.     

民用飞机地面漂浮性分析研究及应用

民用飞机地面漂浮性是评估飞机-机场相容性的一个重要指标,其直接影响到飞机设计参数选择以及地面适应性的优劣。在总体概念设计阶段就必须对飞机的漂浮性能进行分析评估,从而选择恰当的飞机参数。对民用飞机在刚性道面和柔性道面上漂浮性分析方法做了简要说明,并针对国际民用航空组织所推广使用的ACN/PCN(飞机分类号/机场分类号)方法进行了详细分析研究,在此基础上,开发出了飞机地面漂浮性分析软件。通过直接输入飞机相关参数可以快速准确地计算出飞机分类号ACN值。可以有效地对飞机地面漂浮性进行评估和优化,从而解决了用手工方式评估飞机地面漂浮性时的繁琐及不准确,并降低了对从事飞机地面漂浮性计算的人员要求。     

Aircraft vulnerability modeling and computation methods based on product structure and CATIA

Survivability strengthening/vulnerability reduction designs have become one of the most important design disciplines of military aircraft now. Due to progressiveness and complexity of modern combat aircraft, the existing vulnerability modeling and computation methods cannot meet the current engineering application requirements. Therefore, a vulnerability modeling and computation method based on product structure and CATIA is proposed in sufficient consideration of the design characteristics of modern combat aircraft. This method directly constructs the aircraft vulnerability model by CATIA or the digital model database, and manages all the product components of the vulnerability model via aircraft product structure. Using CAA second development, the detailed operations and computation methods of vulnerability analysis are integrated into CATIA software environment. Comprehensive assessment data and visual kill probability Iso-contours can also be presented, which meet the vulnerability analysis requirements of modern combat aircraft effectively. The intact vulnerability model of one hypothetical aircraft is constructed, and the effects of redundant technology to the aircraft vulnerability are assessed, which validate the engineering practicality of the method.